輸電線路受雷電影響的失效概率研究

孫濤

摘要：當前隨著我國電力建設的快速發(fā)展，高壓輸電線路的可靠性越來越受到人們的重視。輸電線路大多都是在郊外進行施工，輸電線路的分布較廣，線路較長，很容易受到天氣情況的影響，遭受雷電影響的情況也是相對比較多。本文將從輸電線路受雷電影響的失效情況方面進行分析，對其概率模型進行研究。

關鍵詞：輸電線路;雷電影響;失效概率

引言

我國當前社會經濟的快速發(fā)展，用電需求量越來越大，電網規(guī)模也在不斷擴大，電網的容量也在不斷增加，電網結構也變得日益復雜，輸電工程項目的施工越來越大，大多都會集中在野外，很容易受到惡劣天氣的影響，天氣對電網的影響頻率也在不斷提高。雷電天氣在夏季是一種比較常見的氣候現象，雷電擊打的過程中會產生放電現象，對電網工程有著很大的影響，也會對輸電線路的正常運行產生很大的不良影響。如果輸電線路遇到雷擊，很容易失效，也會影響到正常的供電需求，對電力的供應造成很大的影響。電網在受到雷電電流的侵入之后，會造成電網線路的短路和電氣擾擾動等各種問題，嚴重影響到電網運行的安全性和穩(wěn)定性，需要從電網線路被雷擊的概率方面進行分析，建立一種基于雷電天氣現象的模型，對雷電天氣下輸電線路的失效情況進行分析，然后采取相對應的措施。

1雷電天氣對輸電可靠性的影響

在雷電天氣，雷電會對輸電線路周圍產生磁場，當處于該種磁場環(huán)境時，輸電線路連接的各種磁場設備都會有放電效應產生，如果輸電線路受到雷電天氣的影響比較大，將會直接導致電力系統(tǒng)不能正常運行。因為輸電線路都是長時間暴露在室外的，是很難避免雷電天氣的影響，為了能夠有效避免輸電線路在雷電天氣下的正常運行，需要針對雷擊的情況進行預測，對雷擊的故障進行分析，對在雷電天氣條件下，輸電線路可能失效的概率，能夠根據實際的情況做好防雷接地工作，充分保證防雷接地工作的有效設計。在正常的雷電天氣環(huán)境下，需要及時做好對輸電線路安全可靠性的分析和評估，通常采用的是蒙特卡洛抽樣法對輸電線路的狀態(tài)進行抽樣調查，確定在雷電天氣的影響下，輸電線路發(fā)生失效的概率。該種評估和計算的方式是將雷電天氣下，輸電線路可能發(fā)生的概率與雷電氣象進行聯系分析，建立相應的雷擊概率分布模型，能夠有效對輸電線路發(fā)生故障的概率進行預測，分析失效的概率。

2線路失效概率的計算

2.1故障的分析

對故障進行分析的過程中，需要從雷電流幅值和落雷側面距離兩項參數方面進行分析，對輸電線路可能跳閘的概率進行計算，在如果有n條輸電線路發(fā)生了s次故障問題，通過查詢氣象參數中的雷電信息數量值，能夠得出s次輸電線路故障的雷電流幅值，然后再通過計算之后，得到平均數值。

2.2輸電線路在雷電天氣受到雷擊的概率預估

通過雷達獲取的相關參數進行計算分析，使用氣象雷達可以探測出，雷達探測的數據信息都是一些基礎性的數據信息。要對落雷的側面距離進行分析，需要按照線路方程進行確定，通過勘測可以獲得輸電線路所在區(qū)域的網格經緯度信息，根據經緯度數據信息確定輸電線路的坐標位置，然后對輸電線路進行計算，針對落雷點側面距離的極端，需要計算當處于雷電天氣環(huán)境下，雷云所處的中心就是雷電實際放電的位置，當雷電實際放電的過程中，其與架空路線之間產生的側面距離就可以計算出來。

3輸電線路雷害原因的分析

3.1雷擊產生

高壓輸電線路多是金屬材料，并且大部分高壓輸電線路多設計為架空結構，高壓輸電線路受到雷擊時往往會產生大量感應電流，而這些感應電流很容易進入供電線路，嚴重威脅電力設施的運行安全，甚至還會造成電力通信系統(tǒng)遭受損壞，無法正常、安全的輸電。當前，很多高壓輸電線路都設置了閥型避雷設施，而有些避雷設備殘壓較高，并且反應較慢，使得高壓輸電線路出現暫態(tài)過電壓。

3.2感應電流

雷雨天氣環(huán)境中，高壓輸電線路受到雷電侵害會產生大量感應電流，雷云對大地進行放電，會導致高壓輸電線路中形成自由移動電荷，然后雷電沖擊波逐漸向高壓輸電線路兩側移動，并且移動的自由電荷也會產生感應電流，從而和線路電阻產生雷電感應電壓，從而嚴重影響電力設施運行安全。

3.3形成雷擊侵害

當雷電侵害高壓輸電線路時，主要會經歷以下幾個階段：其一，雷電侵害高壓輸電線路時產生過電壓;其二，高壓輸電線路發(fā)生閃絡;其三，高壓輸電線路慢慢恢復為工頻電壓狀態(tài);其四，高壓輸電線路跳閘，停止輸電。

4高壓輸電線路遵循的防雷原則

對于高壓輸電線路的防雷工作，需要采取相應的措施將遭受到的自然災害降到最低，有效確保供電的質量和安全。（1）避免導線遭受雷擊，當前各構筑物采用的避雷方式是安裝避雷針，也是工程實踐中得出的重要措施，也是高壓輸電線路防雷的首選方法，很多地區(qū)由于受到地理環(huán)境條件的影響，可以通過在底線上安裝側向避雷針，能夠有效保證導線不會受到雷擊;（2）減少絕緣發(fā)生閃絡，為了能夠保證地雷線遭受到雷擊發(fā)生閃絡，需要充分提高高壓輸電線路自身的絕緣性能，通過降低桿塔地接電阻，能夠有效提高耐雷水平，在山區(qū)地帶如果接地電阻不能有效降低，就需要采用避雷針的方式，提高輸電線路的穩(wěn)定性。

5高壓輸電線路的防雷措施

5.1對繞擊雷的防治

雷電對高壓輸電線路的危害中有直擊雷和繞擊雷兩種形式，通常220kV的高壓輸電線路的自身有著較高的絕緣水平，感應雷是不能對其造成危害的，對高壓輸電線路造成影響最大的就是直擊雷。在對雷電的監(jiān)測中開始應用到雷電定位系統(tǒng)，人們能夠對高壓輸電線路的雷擊故障有了更深的認識。

在對繞擊雷的防止過程中，需要充分考慮到以下方面的問題：（1）耐雷水平遠遠高于實際雷電活動強度的接地設計，可以通過高空攔截的方式，保證不接入到接地體的繞擊范圍中;（2）為了防止反擊和繞擊接地體，需要降低雷電先導，對接地體閃擊的高度進行準確定位，可以在其側面安裝接閃設備，或者在線路桿塔的側面安裝防繞擊的防雷裝置，能夠有效屏蔽失效的雷電實施防繞擊，地線上可以裝設相應的避雷針，能夠對反擊雷有著很大的防范作用。（3）在桿塔之上安裝適量的側面接閃針，能夠有效防范在進入桿塔后避雷線屏蔽失效區(qū)，在引發(fā)低空雷電問題之后，對避雷針存在的屏蔽不足問題進行彌補，同時還可以防止高空和高幅值先導對接地體造成的直擊，這也是高層建筑防雷作業(yè)的關鍵之處。

5.2安裝放繞擊避雷針

安裝放繞擊避雷針的主要是將避雷針安裝在線夾的下孔，裝上平墊圈和套管等之后，在架空的地線上安裝配套的護線條，將線安裝在護線條的中間位置，防繞擊避雷針的配套金具是塔頭測針，針桿要上揚。

結束語

綜上所述，高壓輸電線路的穩(wěn)定運行關系到我國社會經濟的穩(wěn)定發(fā)展，對于高壓輸電線路的防雷設計，需要采用科學合理的方法人提高高壓輸電線路的防雷性能，提高線路的整體運行水平，確保高壓輸電線路的安全和穩(wěn)定運行。

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