摘要：目前随着电力系统电压等级的不断提高，输电线路遭受雷击事件对电力系统的影响也越来越为严重，对国民经济带来的损失也是日趋严重，因此对于高压输电线路的耐雷水平和防雷保护的研究也随之引起人们的重视。本文通过分析雷电的危害，简单分析接地电阻和输电线路耐雷水平的关系，并结合仿真软件ATP-EMTP搭建模型，探究接地电阻对高压输电线路的耐雷水平的影响。
关键字：输电线路；雷电；ATP-EMTP；耐雷水平；绝缘子串
一、引言
随着我国电力行业的飞速发展，作为电力系统最关键部分的输电线路也进入飞速发展的阶段。但是架空输电线路在工作过程中，常常遭受雷击事故，从而严重影响电力系统中电能的安全输送和电能质量，影响电力系统的安全可靠性，所以我们需要探究架空输电线路的耐雷水平，不断提高输电线路的耐雷水平，提高输电线路的防雷措施，确保电力网络的安全可靠运行。
二、雷电对输电线路的危害
在整个电力系统中，可以说输电线路是脉络，是各个变电站和发电厂之间相互联系的纽带，因此电力行业要想迅速发展，电力系统稳定运行，必须先保证输电线路的安全可靠性。尤其是在我国这个受亚热带季风气候影响的地方，夏季雷雨频繁发生，各个电压等级的输电线路都会不同程度的遭受雷电的袭击，从而破坏电力系统的正常运行，因此雷击事故成为电力系统中主要的电网故障之一。所以研究输电线路的耐雷水平，提高输电线路的防雷措施成为了电力系统中一个比较重要的问题。
三、基于ATP-EMTP的110kV架空输电线路模型的搭建
ATP-EMTP 是电力行业进行电磁暂态研究与分析、计算电机相关原理最常用的一款数字仿真软件。该软件可以仿真任何结构的电力网络和相应的控制模块，具有强大的扩展能力，对于输电系统中发生的各种电磁暂态过程均可仿真实现，而作为图形界面，使得用户可以在一个方便的图形环境下构造仿真模型。
1、输电线路杆模型
本文仿真选择架空输电线路110kv变电站的进线为例，分别选择110JG2—15 干型转角杆塔、110ZM—21 猫型直线杆塔和Z+3—B23—400 门型拔梢水泥杆塔三种杆塔，在仿真计算中铁杆塔电感取0.5μH/m、水泥杆塔电感0.84 μH/m。
2、绝缘子串的闪络模型
目前比较通用的绝缘子串闪络时刻的确定方法：绝缘子串上过电压较高时，绝缘子串的伏秒特性曲线与绝缘子串上电压曲线相交，相应时刻即为闪络时刻。
在工程计算中，研究绝缘子串的闪络情况，通常采用绝缘子串的50%放电电压和绝缘子串的伏秒特性定义法来判断绝缘子串是否发生闪络。本仿真利用ATP-EMTP中的闪络开关模型来模拟绝缘子串的闪络过程，其判断闪络流程。
四、输电线路耐雷水平仿真分析
1、绝缘串对输电线路耐雷水平的影响
在对输电线路的耐雷水平的研究过程，首先在输电线路中采用不同的绝缘子串，线路仿真中选择接地电阻为5Ω，然后使雷电流逐渐增大，增加到输电线路中的绝缘子串发生闪络为止。得到三种绝缘子串闪络时电流的波形，将三种闪络电流的波形绘制在一张图内，如图1所示
图1 三种绝缘子串闪络时对应的雷电流波形
（注：红色代表8片FC—100P/146型绝缘子串闪络时对应的雷电流峰值；绿色代表9片FC—100P/146型绝缘子串闪络时对应的雷电流峰值；蓝色代表FXBW（N）—140/100型合成绝缘子串闪络时对应的雷电流峰值。）
所以，可以得出如下结论：采用9 片FC—100P/146 型绝缘子串时输电线路的耐雷水平最高，其次是采用8 片FC—100P/146 型绝缘子串的耐雷水平，而采用FXBW（N）—140/100 型合成绝缘子串时输电线路的耐雷水平是最低的。所以说在我们以后的设计过程中，在考虑满足经济性的前提下，架空输电线路防护装置尽量选取片数比较多的FC—100P/146 型绝缘子串，来提高电力系统中架空输电线路的耐雷水平。
2、接地电阻的大小对输电线路耐雷水平的影响
输电线路杆塔接地电阻越大，雷击杆塔顶时造成雷击区域线路绝缘子串的电位差越大，线路的耐雷水平会下降。在仿真中杆塔接地电阻 Rjd 分别选择5Ω、10Ω、15Ω进行仿真计算，
可以看出接地电阻为15Ω时杆塔中间、输电线路所承受的电压峰值都最大，所以可以得出如下结论：输电线路杆塔的接地电阻越大，雷击杆塔顶部时，作用于线路两端的电位差就越大，线路的耐雷水平会因此而降低。所以，要想提高输电线路的耐雷水平，应该尽量减小杆塔的接地电阻[2]。
3、其他提高输电线路耐雷水平的绝缘配置方法
1）采用差绝缘方式。所谓差绝缘是指在电力系统输电线路中，对于同一个基杆塔而言，保持三相绝缘不同，即相对于最上面一相的绝缘而言，使下面的两相上分别增加一片绝缘子。这样当雷电流袭击输电线路的杆塔或是上导线时，由于最上面的导线上少一片绝缘子，绝缘性能比较“弱，因此该相导线会先于下面两条导线击穿，把雷电流放入大地，从而使输电线路中避免发生两相闪络现象。
2）采用不平衡绝缘方式。不平衡绝缘原则指的是在电力系统中对于采用双回路供电的系统而言，使两条供电回路的绝缘子串片数有所差异，这样，当有雷击输电线路时，其中采用绝缘子串片数少的回路会首先发生闪络现象，发生闪络后的导线相当于地线，把雷电流放入大地，因而增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了另一回路线路的耐雷水平使之不发生闪络，保障另一回路的连续供电。
结束语
由于雷电现象的复杂性与雷电活动的分散性，其危害不可能完全消失与避免。为大幅度降低雷害事故的发生，必须在实践中积极探索，并不断积累运行经验，以完善输电线路的防雷保护措施。对于雷电的防护措施，既要保证耐雷水平的提高，又要考虑实际的经济问题，所以本文对于影响输电线路耐雷水平的主要因素进行分析探讨，希望能对今后的防雷工作大有帮助。
参考文献
[1] 许志元.山区高压输电线路雷击规律及对策研究[D].广西大学，2014：2-11.
[2] 王叶伟.江西省输电线路差异化防雷技术应用及评估[D].华北电力大学，2013：9.
论文作者:李青青
论文发表刊物:《电力技术》2016年第9期
论文发表时间:2017/1/6
标签：绝缘子论文; 线路论文; 杆塔论文; 雷电论文; 电力系统论文; 电阻论文; 导线论文; 《电力技术》2016年第9期论文;