摘要：我国超/特高压输电线路建设工程的发展，由雷电绕击引起的跳闸事故愈发频繁，严重影响到超/特高压输变电系统的安全可靠运行。长久以来，输电线路雷电绕击评估方法的发展主要是受到我国输电线路长期遭受雷击跳闸事故以及相应的治理、设计和防护需求所推动的，尤其是近年来随着我国大力开展特高压输电线路的建设，为使其免于遭受雷击从而减少跳闸事故带来的经济损失，输电线路雷电绕击评估方法仍需要进一步的发展。
关键词：雷电绕击；输电线路；评估方法
一、雷电参数分析
地闪密度和雷电流幅值概率分布是影响输电线路绕击评估结果准确性的重要参数。早年，由于雷电监测技术的限制，这两个参数在一个较大区域内往往只能取同一平均值，并不能体现出不同地区雷电活动的差异性。近年来，由于雷电定位系统等雷电监测技术的出现，使得雷电参数的监测能够更加精细化和精确化，在绕击评估中可以将输电线路走廊不同区段雷电参数差异化，进而更为准确地反映出输电线路各区段的绕击耐雷性能。
二、雷电绕击模型分析
2.1电气几何模型
电气结合模型的核心思想是利用击距实现对雷击绕击输电线路中存在的各种问题进行分析。
通过公式rc=AIb，（rc表示的雷电击距，A、b为常熟，I为电流大小，）实现对导线。避雷线等击距的计算，在问题具体分析过程中，将导线、避雷线分别作为圆心，然后以击距作为半径画圆，如果雷电下行导线落入或避雷线做圆范围内，此时，则人为发生雷击导线或避雷线。再依据对雷击大地及击距离位置，通过几何作图方式，获取导线暴露弧以及在地面上投影的具体爆露距离，最终完成不同雷电流幅值下输电线路出现的雷电绕击概率的计算[3]。电气几何模型虽然在具体应用过程中相对来说比较简单，其使雷击过程得到了简化，但是在具体应用期间，适用性和经准确性则有所不足，因此，人们在以此为基础下，进行了大量的研究与分析，以求使该模型变得更加完善。
2.1.1复杂地形分析
现代电网输电线路规模的扩大，使其在运行期间避免不了受各种复杂地形影响，大量的输电线路的实际运行情况也充分证明了，雷电绕击现象的发生势必会受到地形影响，因此人们在具体分析期间，加强了对复杂地形的重视。
2.1.2距内弧垂
弧垂是输电线路中十分常见的现象，该现象的存在会致使两杆塔间的导线、避雷线对高低存在差异，相关研究结果表明，通过避雷线、导线的实际平局高度情况，反映档距内的防雷性，难以完成对绕击耐雷水平的有效评估，而在问题分析期间，如果对档距进行精细化分段处理，通过有效的方式，完成对每一段跳闸率的计算，然后通过加权的方式获取整个档距内的具体绕击跳闸率，最终完成相应的分析。
2.1.3复杂气象环境
风偏角的存在影响避雷线、导线实际位置，进一步影响输电线路的绕线击性能：现场不同的运行温度可能导致导线，避雷线弧度垂发变化，同时通过分析也可以诶范县，随着温度的不断升高，绕击跳闸率近似线性减少。此外，覆冰会引起输电线路弧垂变化，从而影响电气几何模型绕击跳闸率计算的结果。
2.2先导发展模型法
雷云电荷在经过积聚后，将会形成一定的规模，在该情况下，将会形成下行先导，从具体情况来看，该情况会随着时间的推移，逐渐向地面方向发展，下行先导与地面相接近时，此时地面的电场将会增强，受电场的影响，将会导致地面的一些物体受到影响，例如导线、避雷线等都会受到电场影响，最终将会形成上行先导；初次此外，还会上下先导发展，并且有可能会出现回击操作。
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上行先导的判据如下：①临界电晕，通过长间隙放点实验的结果可以发现，电极曲率半径不小于临界半径的大小时，间隙中先导起始电压与电晕起始电压大小相接近；若电极曲率半径比临界半径小，先导启示电压大小则基本处于稳定，不会发改变，若间隙长度偏小，临界电晕半径的大小则会随着时间的推移不断变长。②正极性电流-先导判据。该判据在具体应用过程中的主要依据是完成了对上行先导发展过程中电晕的具体起始情况、不稳定上行先导起始、稳定上行先导起始物理过程中。
2.3上行先导连接
先导模型发展过程中，上行先导起始判据、雷电空间、动态电场的数值计算因素都是关键和与核心参数，这些内容都会对模型评估结果的准确性造成直接影响。但是，从具体情况来看，大量的数据，都是在实验室中简单电极型式的长孔器间隙放电试验，同时在具体分析过程中，利用推到动力学模型、热力学模型，以及通过相应的分析获得。因此，能否直接应用自然雷电中绕击输电线路中，还有待验证。先导发展模型与电气几何相比，在具体操作法过程将雷击输电线路中涉及到的重点细节内容进行精细化分析与科学处理，从而准确反映自然雷击过程。需要特别注意注意的是，在问题分析过程中，因为引入了细节精细化，先导发展模型变得更加复杂，并且在具体计算过程中会消耗大量的时间，这在一定程度上也对先导发展模型工程的应用造成阻碍。
三、绕击模型验证方法分析
3.1试验验证
该验证方式在具体应用过程中，就是通过对一些雷电监测手段的合理应用，得到绕击模型中的过程观测值或部分参数，然后通过对实测值的合理应用，对绕击模型中涉及到的关键过程中或参数内容进行验证。例如，曾有学者在进行上行先导模型研究时，为了对模型是否有效进行验证，利用人工引雷试验获取的平均电厂的具体情况，对模型的最终计算结果内容进行分析，考虑空间电荷情况对模型造成的影响，使结果与稳定电场相一致。
3.2运行统计数据验证
目前，绕击模型验证过程中最为常用的一种方法为直接绕击跳闸率进行评估模型验证。建立绕击模型的一项重要目的就是对绕击跳闸率进行计算，因此该方法也得到了广泛应用。例如，曾有学者在对电气几何模型进行改进时，利用CIGRE输电线线路跳闸完成相应的数据统计操作，最终完成了对电气结合模型是否合理的科学验证，最终确保最终分析结果的合理性。
四、输电线路雷电绕击评估方法的展望
尽管多年来国内外学者在该领域开展了大量的研究工作，但依然无法得到精细化的模型使其能够准确反映雷电绕击输电线路的物理过程。然而鉴于超/特高压输电线路因遭受雷击导致的跳闸事故日益增多，超/特高压输电线路的雷电屏蔽问题严重制约了我国电网的安全稳定运行，继续深入开展雷电绕击输电线路评估方法的研究工作具有重要意义。本章根据当前该领域的研究热点以及相关工作的最新进展，对输电线路雷电绕击评估方法的机遇进行了总结，并对未来发展趋势做出展望。
随着长空气间隙放电试验与仿真研究的不断发展，能够对长空气间隙放电过程中的各物理参量实现准确观察与测量，并利用仿真模拟加深对长空气间隙放电微观过程的理解，结合自然雷电和人工引雷试验研究，通过试验与仿真方法的相互配合，将相关研究成果应用于输电线路绕击评估方法中，可以得到更为精确的评估模型。此外，先导发展模型作为更适合超/特高压输电线路的绕击评估方法，许多学者曾提出由于该方法的工作量与时间消耗巨大，不利于实际工程应用，因此如何缩小计算量与工作耗时也是其未来发展的一大趋势。
参考文献：
[1]李瑞芳，曹晓斌，张先怡，等.基于先导法的同塔混压输电线路绕击耐雷性能[J].电瓷避雷器，2015（04）：117~122.
[2]王羽，邓冶强，文习山，等.基于长间隙放电试验适用于大尺寸输电线路的改进电气几何模型[J].中国电机工程学报，2017，37（12）：3654~3661+3695.
[3]吴金辉，江全才，朱博云，等.基于改进EGM的特高压输电线路绕击性能研究[J].电气开关，2016，54（01）：57~59.
[4]李建标.雷电先导分形模型及线路耐雷性能评估方法的研究[D].重庆大学，2012
论文作者:张振勇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/4
标签：雷电论文; 模型论文; 先导论文; 线路论文; 避雷线论文; 导线论文; 方法论文; 《电力设备》2019年第3期论文;