輸電線路雷擊對電網可靠性的影響

孫立華

摘 要：輸電線路承擔著電力輸送的任務，是電力系統的的重要俎成部分。然而，輸電線路長度長，運行環境復雜，通常需穿越各種地形，包括雷電頻繁區域，容易遭受雷擊發生停電事故，影響電網可靠性。輸電線路遭受雷擊是電網停電事故的主要原因之一，研究輸電線路雷擊對電網可靠性的影響，對減少輸電線路雷擊事故具有重要意義。本文介紹了雷電參數及耐雷性能指標，對雷擊跳閘率的計算方法及其考核進行了分析。

關鍵詞：雷擊；可靠性；耐雷性能；防雷

雷擊是導致電網停電事故的主要因素之一，輸電線路分布廣，網架結構復雜，絕緣水平較低，在雷暴天氣容易遭受雷擊，導致電力中斷，降低電網的可靠性。通過總結歷年發生的雷害事故，發現雷擊事故具有一定的可防御性，本文分析了雷電參數及耐雷性能指標，指出雷暴天氣下電力設備的可靠性參數與雷暴特征參數具有一定關系，并給出了雷擊跳閘率的計算方法，對研究雷暴天氣下輸電線路的可靠性以及增強電網抗雷擊能力具有實際參考價值。

1 雷電參數及耐雷性能指標

1.1雷電活動頻度

一個地區雷電活動的強弱可以通過長時間統計雷電在該地區的活動頻度進行評估，包括雷暴日、雷暴小時。雷暴日指一年內有雷電的天數。雷暴小時指一年內雷電放電的小時數。一般認為，雷暴日小于15天的屬于少雷區，大于40天的屬于多雷區。

1.2 地面落雷密度γ

雷電包括雷云之間放電以及雷云對地放電，其中雷云對地放電是引起雷害的主要原因之一。地面落雷密度γ是指每平方公里在一個雷暴日內，地面遭受到的平均雷擊次數。

1.3雷電流幅值I

雷電流幅值I是指當雷擊后，所流過雷擊點電流的大小，反應雷電強度。

1.4 雷擊跳閘率n

雷擊跳閘率n是反應雷擊跳閘的概率。雷電流幅值大于線路耐雷水平時會發生沖擊閃絡，但斷路器不一定跳閘，如果閃絡發展為電弧，保護動作跳閘。建弧率η是指雷擊發展為工頻電弧的概率，其計算公式為：

建弧率η=（4.5E0.75-14）×10-2

其中，E指的是絕緣子串平均工作電壓梯度。

其中，U為線路額定電壓；L1為絕緣子串長度；L2為線路線間距離。

1.5 耐雷水平

耐雷水平指線路不發生閃絡的最大雷電流幅值。各電壓等級線路應有的耐雷水平如下表所示。

2 輸電線路雷擊跳閘率

輸電線路所遭受的雷害主要來自于繞擊線路、雷擊塔頂以及雷擊避雷線這三種，雷擊塔頂以及雷擊避雷線又導致線路反擊跳閘。一般情況下，桿塔檔距中部的避雷線遭受雷擊很少導致跳閘，線路反擊跳閘主要是塔頂或桿塔周圍的避雷線遭受雷擊后，雷電流經桿塔入地，引起塔頂電位過高，絕緣子發生閃絡并發展為工頻電弧導致跳閘。因此，雷擊跳閘率n等于反擊跳閘率n1與繞擊跳閘率n2之和。

反擊跳閘率n1計算公式如下式所示。

n1=N（1-Pα）g·P·η

其中，N指的是年落雷次數；Pα指的是繞擊率；g指的是擊桿率；P指的是雷電流大于耐雷水平概率；η指的是建弧率。

繞擊跳閘率n2計算公式如下式所示。

n2=0.28（b+4h）Pα·P2·η

其中，b指避雷線之間的寬度；h指避雷線對地平均高度；P2指雷電流大于繞擊線路耐雷水平的概率。

則雷擊跳閘率n的計算公式為：

n=n1+n2=0.28（b+4h）η（gP1+PαP2）

雷電活動情況復雜，在不同時期、不同區域均有較大差異。若某一區域相對于往年雷擊跳閘率有所升高，其原因包括雷電活動增強、防雷措施不足等。將雷擊跳閘率納入考核，增強雷電監測水平，掌握充分的技術數據，對明確雷擊跳閘率升高的原因以及采取防雷措施具有重要意義。雷擊跳閘率考核應考慮多項因素，基于歷年大量雷電監測數據，統計出區域雷電分布，得出線路落雷密度，對線路走廊落雷頻度和落雷強度進行等級劃分，評估出線路雷害風險，最終分區域制定出雷擊跳閘率的考核指標。對雷擊跳閘率的考核，最終目的還是為了增強輸電線路的可靠性，檢查輸電線路防雷措施的效果。

3 總結

輸電線路雷擊跳閘率與雷電天氣情況以及線路防雷性能相關，在對區域雷擊情況以及線路雷害風險準確評估的基礎上，落實對雷擊跳閘率的考核，才能檢驗并進一步改善輸電線路防雷措施的效果。目前，雷電監測技術并不完善，統計數據與實際情況具有一定誤差。提高雷電監測技術，加強基礎數據收集，改進數據統計分析的方法，是需要進一步改善的工作。

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