±800kV特高壓直流輸電線路雷擊特性的探析

楚剛

摘 要：文章主要研究探析了±800kV特高壓直流輸電線路雷擊特性問(wèn)題，首先詳細(xì)介紹了影響±800kV特高壓直流輸電線路雷擊特性的主要因素，主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：極限工作電壓、桿塔呼稱高，之后通過(guò)±800kV特高壓直流輸電線路雷擊特性實(shí)例分析，對(duì)輸電線路異常的主要原因以及相應(yīng)的防雷對(duì)策等問(wèn)題進(jìn)行了探討，希望能夠?yàn)橐院笙嚓P(guān)方面的研究工作提供一些參考和幫助。

關(guān)鍵詞：±800kV特高壓;直流輸電線路;雷擊特性

±800kV特高壓直流輸電線路具有多個(gè)方面的特點(diǎn)，比如長(zhǎng)距離輸電、線路分布廣泛等等，但是由于其線路在外界環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間的暴露，再加上地貌地形以及氣候變化對(duì)線路造成的影響，其中對(duì)其侵?jǐn)_最為頻繁的就是自然環(huán)境中產(chǎn)生的不規(guī)律的雷電活動(dòng)，這嚴(yán)重影響了輸電線路的安全性和穩(wěn)定性。因此，相關(guān)電力企業(yè)以及技術(shù)人員必須從多個(gè)方面深刻、透徹的分析雷擊特性和相關(guān)方面的影響因素，并在此基礎(chǔ)上制定出合理完善的±800kV特高壓直流輸電線路的防雷策略。

一、影響±800kV特高壓直流輸電線路雷擊特性的主要因素

1.1極限工作電壓

±800kV特高壓直流輸電線路具有非常高的中極線工作電壓，因此其正極導(dǎo)線部位很容易被自然環(huán)境中產(chǎn)生的負(fù)極性雷擊所擊中，而負(fù)導(dǎo)線則相對(duì)不容易被雷電擊中。在不對(duì)工作電壓進(jìn)行計(jì)算的情況下，將正負(fù)工作電壓施加到特高壓直流輸電線路中，能夠使負(fù)極線有效的屏蔽自然環(huán)境中的雷擊，但是正極線仍然不具備較好的屏蔽效果。

1.2桿塔呼稱高

現(xiàn)階段，不斷增加±800kV特高壓直流輸電線路桿塔呼稱高，大幅提高了線路的受雷幾率，這樣會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大暴露的弧面積，增強(qiáng)導(dǎo)線的引雷能力。而這些因素同時(shí)產(chǎn)生影響，則會(huì)使輸電線路的繞擊閃絡(luò)率大幅提高，并不斷降低繞擊雷的耐雷性。因此，為了使線路的繞擊耐雷水平進(jìn)一步提高，應(yīng)該采取合理有效的手段使塔桿呼稱高的高度適當(dāng)降低[1]。

二、±800kV特高壓直流輸電線路雷擊特性實(shí)例分析

2.1案例概述

2019年某地在啟動(dòng)±800kV特高壓直流輸電線路的故障定位裝置時(shí)，有故障錄波啟動(dòng)問(wèn)題發(fā)生，之后相關(guān)工作人員通過(guò)測(cè)距等操作發(fā)現(xiàn)，第一套和第二套測(cè)距結(jié)果分別為無(wú)自動(dòng)測(cè)距結(jié)果和極Ⅱ。當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了比較惡劣的雷雨天氣和大風(fēng)天氣，并且雷電的方向多是小號(hào)側(cè)向雷電，在這種情況下相關(guān)工作人員并沒(méi)有立即進(jìn)行帶電登檢。第二天，天氣狀況轉(zhuǎn)好之后，工作人員開(kāi)始進(jìn)行登塔檢查，之后發(fā)現(xiàn)桿塔塔身以及導(dǎo)線的地線、合成絕緣子表面等均未有明顯的電擊痕跡。之后使用雷電定位系統(tǒng)對(duì)異常時(shí)間段里的線路進(jìn)行查詢發(fā)現(xiàn)，有負(fù)極性落雷出現(xiàn)在線路的某兩段中，落雷的地點(diǎn)與主線路外側(cè)的距離為4500米，并且落雷的電流為12.5kA。因此，基本上可以確定此前曾有落雷擊中過(guò)這兩端線路，而之所以沒(méi)有較為明顯的雷擊痕跡出現(xiàn)在導(dǎo)線、絕緣子等位置，主要是因?yàn)槔纂姷碾娏鞅容^小。

2.2輸電線路異常的主要原因

根據(jù)以上現(xiàn)象和相關(guān)的分析判斷發(fā)現(xiàn)，在山頭桿塔的位置出現(xiàn)了線路異常，該桿塔是局部控制高點(diǎn)對(duì)整個(gè)輸電線路的正常運(yùn)行有著很大的影響，再加上該桿塔所處的位置剛好跨越山谷，因此經(jīng)常有雷電源產(chǎn)生，并且在山坡的下坡側(cè)存在極Ⅱ點(diǎn)，不過(guò)出現(xiàn)異常的桿塔仍然具備良好的通道狀況，同時(shí)并沒(méi)有跳閘故障發(fā)生，因此基本上可以排除異常情況是由樹(shù)障引發(fā)的。之后相關(guān)工作人員檢查了絕緣子，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有任何污穢物粘附在絕緣子的表面，并且也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的沿面鳥(niǎo)害或者閃絡(luò)痕跡，因此鳥(niǎo)害和污穢因素基本上也可以排除。另外，檢查采用絕緣子V串結(jié)構(gòu)形式的桿塔，并未發(fā)現(xiàn)有明顯的電擊痕跡出現(xiàn)在桿塔材位置。因此，基本上可以確定雷擊并非由風(fēng)偏異常引發(fā)的。最后，相關(guān)工作人員又分析了關(guān)鍵要素的吻合度，通過(guò)對(duì)線路的換流站進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量分析，發(fā)現(xiàn)其測(cè)距吻合度為50.0千米，這非常接近換流站故障定位儀測(cè)距吻合度。之后對(duì)其雷電定位吻合度進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，也有一個(gè)-12.5kA的負(fù)極性落雷出現(xiàn)在異常時(shí)間段內(nèi)，而這個(gè)時(shí)間恰好吻合異常時(shí)間。通過(guò)以上幾個(gè)方面的分析，基本上可以確定是雷電繞擊引發(fā)了輸電線路的異常[2]。

2.3防雷對(duì)策

為了使該地區(qū)雷電繞擊造成的±800kV特高壓直流輸電線路異常問(wèn)題得到有效的解決，工作人員可以從以下三個(gè)方面入手：（1）使用雷電定位系統(tǒng)對(duì)雷電活動(dòng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集和分析，之后還要對(duì)比輸電線路先例疑似故障區(qū)的桿塔，之后在此基礎(chǔ)上將直流線路在該區(qū)域內(nèi)的多雷區(qū)劃分出來(lái)，并根據(jù)多雷區(qū)的實(shí)際情況將合理有效的防雷措施制定出來(lái)，與此同時(shí)還要采取合理的方法使輸電線路的充壓耐壓水平得到有效的提高，這樣在工頻線流過(guò)程中就不會(huì)因?yàn)榉烹娋嗟脑龃蠖鴮?dǎo)致雷電感應(yīng)出現(xiàn)異常。（2）在增加輸電線路絕緣的過(guò)程中，為了使過(guò)電壓現(xiàn)象能夠合理的降低，還要采取措施使受繞擊概率降低，從而使線路的跳閘率降低。另外，還可以將更多的絕緣子串安裝到高桿塔上，并將地線與越檔導(dǎo)線間的距離進(jìn)一步增大，同時(shí)還要將差絕緣方式合理的設(shè)置起來(lái)。如果雷電擊穿了雷擊桿上的導(dǎo)線，那么經(jīng)過(guò)桿塔的雷電會(huì)直接進(jìn)入地下，這樣能夠使兩相閃絡(luò)現(xiàn)象的發(fā)生得到有效的避免，也可以將絕緣子安裝到兩相之間，使其保護(hù)作用進(jìn)一步增強(qiáng)。（3）可以使用接地降阻劑有效的處理和降低單位內(nèi)的接地電阻，接地降阻劑通常情況下為偏堿性，因此在使用的過(guò)程中一定要注意做好初期的防腐蝕處理工作。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，通過(guò)本文的實(shí)例分析可知繞擊雷電問(wèn)題對(duì)±800kV特高壓直流輸電線路的正常運(yùn)行有著很大的影響，與此同時(shí)有很多內(nèi)外部的影響因素都涉及到這一問(wèn)題，比如風(fēng)速的變化、桿塔呼稱高等等，因此工作人員在開(kāi)展相關(guān)方面的工作時(shí)一定要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行充分的考慮，并在此基礎(chǔ)上將防雷措施合理有效的制定出來(lái)，從而使輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行得到充分的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳廣寧， 邵夢(mèng)春， 彭松， et al. 風(fēng)速對(duì)特高壓直流輸電線路離子流場(chǎng)分布的影響[J]. 高電壓技術(shù)， 2016， 42（9）：557-566.

[2] 江涵， 李銳， 陳緒江， et al. 基于ETSDAC的±800kV特高壓直流輸電系統(tǒng)仿真建模研究[J]. 智能電網(wǎng)， 2016， 4（7）：661-668.