微地形和輸電線路繞擊故障關系的研究

高月明

（國網四川省電力公司檢修公司，四川 成都 610000）

微地形和輸電線路繞擊故障關系的研究

高月明

（國網四川省電力公司檢修公司，四川 成都 610000）

在輸電線路運行的過程中，導致其出現跳閘故障的因素相當多，其中最主要的一個因素就是微地形對其的影響，因為輸電線路的鋪設中，會面臨多種復雜的地形，不同的地形在繞擊性能方面的影響也是不盡相同的，要想實現對微地形在輸電線路繞擊性能中的影響，就需要在實際的研究中，將具體的輸電線路和相應的微地形進行綜合分析，然后對具體的影響情況進行統計，這樣就可以發現其中存在的規律以及特點，從而明確微地形和輸電線路繞擊故障之間的關系。以便后期更好的進行輸電線路的規劃設計，盡可能地降低因為這一原因造成的輸電線繞擊故障。

微地形；輸電線路；繞擊；故障；關系

根據相關統計，雷電災害是當前比較嚴重的自然災害，是10種自然災害之一，關于因為雷擊原因導致的輸電線路的跳閘問題，最重要的一個因素就是落地雷對輸電線路的影響。微地形具體是指大地中一個狹小的范圍，而在輸電線路中，微地形則是指總輸電線路中的某一部分或者某一個節點，微地形和微氣候是相互影響的，不同的微地形能夠形成不同的微氣候，下面具體對微地形和輸電線路繞擊故障之間的關系進行具體分析研究。

一、目前對輸電線路繞擊故障研究的現狀

當前在對輸電線路的繞擊性能的研究中，主要是從以下幾個方面進行的：首先，對于繞擊跳閘率的計算，需要綜合對風偏、地面傾角以及保護角等各方面的因素，然后利用電氣幾何模型進行計算；其次，通過對雷電繞擊出現的物理過程的模仿，研究輸電線路的雷電繞擊性能；再次，通過對微地形的研究，將雷區分布以及地閃密度和雷擊故障進行綜合分析考慮，研究這幾方面中存在的關系；最后，為了找到輸電線路發生雷擊故障的規律和特點，需要將以往發生雷擊事件的相關數據進行統計分析。從目前的研究現狀來說，僅僅都是按照相應額經驗就行的研究，并沒有針對具體的地形進行研究，明確其與輸電線路繞擊故障之間的關系，這樣得出的結論精確度不高，同時也不利于未來輸電線路的發展。

二、微地形對輸電線路雷擊的影響

對輸電線路的雷電繞擊耐電性能影響最大的一個原因就是微地形，通常情況下，相關工作人員對輸電線路規劃設計中的微地形的了解，只能通過平斷面圖以及輸電線路路徑了解，這種方式不能明確的反映出兩者之間額相對位置，而輸電線路路徑圖，如果不是專業的人士，那么要想讀懂路徑圖還是有一定的難度的，因為輸電線路路徑圖屬于二維投影平面圖。Google Earth軟件是谷歌公司研究的地理信息系統的軟件，能夠將全球的地圖進行定時地更新，在查閱的過程中，用戶還可以將其進行旋轉，從不同角度觀察目的地周邊的環境，在觀察的同時還能夠明確經緯度等相應的地理信息參數。另外，這種軟件提供的相應的圖像資料，其分辨率是相當高的，這樣就更有利于對輸電線路附近地形特點的觀察。

通過對某地區輸電線路遭遇雷擊跳閘事故的統計，發現在20次雷擊中，其中由于繞擊造成的故障就有18次，這種故障在總雷擊次數中占80%。從這一數據就能夠看出繞擊事故是當前影響輸電線路雷擊跳閘的主要因素，而通過進一步地研究，雷電繞擊事故中，其中有13次都是發生在山區地區，占總繞擊次數的72.2%，由此就可以看出，雷電繞擊事故在山區發生的概率更大，這主要是由于山區地區的地形比較復雜，并且在輸電線路的鋪設中，經常需要跨越一些山谷，這種情況下，一些暴露在外的輸電線路段就會容易受到雷擊，另外5次雷電繞擊事故是發生在平原地區，占了總雷電繞擊事故的27.8%，而在平原地區發生雷電繞擊事故，主要是受到農村水塘的影響，因為農村水塘在午后容易產生熱爆地形雷。根據相關的調查，山區地區更容易形成微氣象環境，這就是雷電繞擊事故在這一地區頻率較高的原因。最后，桿塔的位置和雷電繞擊也有一定的關系。在某公司輸電線路一定時期內，發生雷擊事件的次數一共14次，這些線路中，桿塔在山頂的378基，其中有十基桿塔都出現過雷擊事件，占了山頂總桿塔數量的26.45%，而在山腰的桿塔有588基，但是遭遇過雷擊的僅僅只有3基，只占了山腰總桿塔數量的5.1%。最后，在平原地區的桿塔一共有1510基，其中有5基發生過雷擊事件，占平原總桿數的7.23%，通過上述的分析和計算可以得出，位于山頂的桿塔更容易出現雷擊的問題。

三、不同地形條件下的雷電繞擊跳閘率研究

地形對輸電線路雷電繞擊事故造成的影響，大概可以以下幾種情形：輸電線路跨越山谷、輸電線路跨越水塘、輸電線路位于山脊頂部以及輸電線路途徑山坡外側，下面就對這幾個方面進行具體地分析：

1.輸電線路跨越山谷

雷電繞擊問題，在輸電線路跨越山谷的時候發生的概率比較大，重要是由于地面和導線之間的高差比較大，這種情況下線路的暴露面就會比較多，地面以及避雷線無法對輸電線路實施有效的保護，從而雷電繞擊事故出現的就會比較頻繁。根據相關的理論研究顯示，當輸電線路跨越山谷的時候，雷電先導和谷底地面之間的作用力機會減小，這種情況下，雷電先導會產生一定的入射角，這種情況下的輸電線路更容易造成雷電繞擊。另外，位于山谷風道上的輸電線路，因為季風氣候的影響，經常會有固定的雷云從谷口穿越，這種情況下，一旦有風作為助力，將其推向山谷，必定會將山谷變成雷區，這種情況下，輸電線路受到雷擊的概率就會大大增加。

2.山坡外側輸電線路

當輸電線路經過山坡外側的時候，大地以及地線作為導線，能夠起到有效的屏蔽作用，屏蔽作用的大小直接影響著雷電繞擊事件發生的概率。當輸電線路經過山坡外側的時候，山坡的外側得不到屏蔽，這種情況下，對于外側線路的保護就會急劇減小，同時繞擊率就會變大，最終造成繞擊概率的增大。另外，桿塔之間的檔距也是造成輸電線路繞擊范圍增加的一個最主要的原因，一旦之間的間距達到一定的程度，就會增加雷電繞擊事件的概率。

3.山脊頂部輸電線路

山脊頂部輸電線路以及桿塔處于最高的位置，同時本身也是最高的物體，這種情況下，就極容易吸引雷電，更嚴重的雷云還有可能與其平齊，甚至在其底部；另外，當輸電線路途徑山脊頂部的時候，兩邊都是下坡，這種情況下，輸電線路暴露的面積顯著增大，山體的屏蔽作用得不到有效的發揮，因此就會使外側對于輸電線路的保護性能減小，與此同時雷電繞擊區就會明顯變大，從容導致繞擊概率的增加，最終導致輸電線路受到繞擊的概率增加，這些都是當輸電線路經過山脊頂部，雷電繞擊率提高的根本原因。

4.輸電線路跨越水塘

當在輸電線路設計的時候，其中如果有部分輸電線路段需要經過農田水塘，那么勢必會導致該地區受到雷電繞擊次數的增加，這主要是由于農田水塘周邊的土壤本身久比較潮濕，同時電荷相對也比較充分，這種情況下，即使雷電的電荷比較小，也有可能引起雷擊事件，這主要是由于在午后，如果農田水塘的的穩定比較高，就容易產生熱爆地形雷，這種雷云的面積通常情況下都不會太大，同時出現的實踐相對也比較短。但是如果輸電線路中存在架空的部分，那么，隨著桿塔高度的不斷上升，地面對于雷電的屏蔽作用就會逐漸減小，相應的繞擊范圍則會增加，同時由于繞擊導致的跳閘概率也會變大。因為當導線不斷的升高以后，暴露在外面的面積就會逐漸變大，一旦出現雷電現象，就極有可能導致雷擊事故的發生。如果出現這種問題，一般情況下具體位置都在桿塔前后一個檔距的范圍內，在發生雷電繞擊事件的時候，可以沿著檔距將相應的繞擊區域分成3個部分：第一個屬于安全區，位于桿塔附近，這一地區之所以安全，主要是由于受到桿塔的保護。第二部分是危險區，這一部分僅次于安全區域，繞擊率相對較高。第三部分為正常區，這一部分由于距離桿塔比較遠，所以具體的繞擊概率不會因為桿塔受到影響。

結論

綜上所述可以看出，如果輸電線路經過山坡外側、跨越山谷以及山脊頂部，就會因為高度問題，減弱山體的屏蔽能力，這樣就會導致雷電繞擊事件的增加；如果輸電線路跨越山谷，山崖吸引雷電，導致雷電繞擊概率就會增加；另外，位于山頂的桿塔容易受到雷擊現象；最后，經過農田水塘的輸電線路中雷電繞擊概率之所以高，主要是因為熱爆地形雷的形成和影響。要先更有效地避免這些問題的出現，必須在設計輸電線路的時候，采取科學、合理的態度和方法，這樣才能盡可能地減少雷電對正常輸電線路的影響。

[1]李慧，田東閣，王平，等.微地形和輸電線路繞擊故障關系的研究[J].電瓷避雷器，2014（3）：73-83.

[2]林峰，林韓，廖福旺，等.統計分析輸電線路雷害與微地形關系的新方法[J].高電壓技術，2009（6）：1362-1369.

[3]馬御棠，曹曉斌，王磊，等.雷電參數與地形結合的輸電線路繞擊閃絡率計算[J].電瓷避雷器，2015（1）：79-86.

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