摘要：我国南方雷雨天气频繁，针对电网的安全运行造成了巨大的影响.近几年，随着我国南网的不断发展，因为雷电绕击引起的电网运行事故发生正逐渐变得更加频繁，这对电网运行的安全性造成了较为严重的不良影响.基于此，在电网规模不断发展的背景下，应当加强对输电线路雷电绕击评估方法的分析，提高电网运行的稳定性。
关键词：雷电绕击；输电线路；评估方法
一、雷电绕击的定义
输电线路上避雷线的主要作用就是把线路上方的雷电引向自身，使自身承受雷电的攻击，从而保护输电线路的安全稳定，这是当前使用比较广泛的防雷措施，但是避雷线的防护作用并不绝对，雷电有一定的概率绕过避雷线，将雷电的负面效果直接作用在输电线路上，造成线路出现故障，这就是雷电绕击。雷电绕击发生的概率叫做绕击率Pa，它与保护角α的大小有很关，如果保护角变小，那么绕击率就会变小。如果保护角不变，输电线路的高度h增高，那么绕击率也会变大。
二、输电线路雷电绕击评估方法现状与问题分析
随着输电线路结构尺寸的增大，电气几何模型由于无法考虑雷云放电以及产生下行先导行进过程的分散性，其在超/特高压输电线路的雷电绕击评估中的计算结果误差较大，相比之下，先导发展模型更适用于超/特高压输电线路的绕击评估工作。受限于当前长空气间隙放电研究的研究进展，先导发展模型中的众多参数与判据存在多样性以及争议性，且各参数与判据的准确性仍有较大欠缺，极大地限制了先导发展模型评估结果的精确度。同时，先导发展模型工作量大、耗时长的特点也制约了其在实际工程中的应用。
2.1雷电参数
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。
2.2地闪密度
地闪密度表征了某个城市或地区落雷的密集程度，其与绕击跳闸率成正比。在早期，由于测量手段的限制，该参数往往使用经验公式根据雷电日进行估算，部分文献中使用的地闪密度估算公式见表，可知同一雷电日下使用不同公式估算出的地闪密度差异较大。因此，绕击评估中若使用地闪密度经验公式，则依据不同的规程所得的绕击跳闸率差异较大，为绕击评估带来一些不确定因素。此外，进行地闪密度估算时，由于雷电日的统计数据一般空间尺度较大，往往一个城市对应1个雷电日数据，以此估算得到的该城市内每一个区域地闪密度均相同，这种平均化后的值可以整体反映出该城市的雷电活动水平，但无法体现出该城市内的雷电活动差异性。对于输电线路防雷，可能存在某些杆塔附近地闪密度显著高于平均地闪密度的情况，这些区域是整条线路防雷的薄弱点，其雷电防护工作应着重加强；但如果评估中使用平均地闪密度，则这种薄弱点在绕击评估中较难被发现。
2.3雷电绕击模型
目前基于输电线路雷电绕击模型的评估方法主要有：规程法、电气几何模型法、先导模型法。与电气几何模型相比，先导发展模型通过将雷击输电线路过程中的众多细节予以精细化考虑与处理，使其能够更准确地反映自然雷击过程，但正是由于对众多细节的精细化引入，使得先导发展模型更为复杂，且计算时的工作量与时间消耗更为巨大，极大地阻碍了先导发展模型的实际工程应用。
三、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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而鉴于超/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。
本文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。
四、未来展望
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。本文通过对当前各种雷电绕击评估方法的研究现状进行详细分析，并对未来进行了研究展望：
1)随着输电线路结构尺寸的增大，电气几何模型由于无法考虑雷云放电以及产生下行先导行进过程的分散性，其在超/特高压输电线路的雷电绕击评估中的计算结果误差较大，相比之下，先导发展模型更适用于超/特高压输电线路的绕击评估工作。
2)受限于当前长空气间隙放电研究的研究进展，先导发展模型中的众多参数与判据存在多样性以及争议性，且各参数与判据的准确性仍有较大欠缺，极大地限制了先导发展模型评估结果的精确度。同时，先导发展模型工作量大、耗时长的特点也制约了其在实际工程中的应用。
3)随着试验观测手段的进步、电场测量技术的发展、试验条件的改善以及数值算法和计算机仿真技术的日益成熟，先前研究中受到的一些约束和瓶颈问题已经可以得到解决，一旦研究工作取得进展，将直接推动输电线路雷电绕击评估方法的进一步发展。
4)本文认为在未来的工作中，以下关键内容是今后长期研究工作的重心：流注的起始与发展机理、流注向先导转化的机制、先导发展的物理参量与特征参数、更为完善的长空气间隙放电物理模型、自然雷电观测与人工引雷试验成果在绕击模型中的应用等。通过试验手段与仿真方法的相互验证、相互补充，为输电线路雷电绕击评估方法的发展提供更多理论依据和研究思路。
结束语
随着试验观测手段的进步、电场测量技术的发展、试验条件的改善以及数值算法和计算机仿真技术的日益成熟，先前研究中受到的一些约束和瓶颈问题已经可以得到解决，一旦研究工作取得进展，将直接推动输电线路雷电绕击评估方法的进一步发展。现有的众多雷电绕击评估方法受计算模型和雷电观测手段的限制，以及各种关键性参数与判据的不确定性等因素的影响，无法满足对输电线路雷电屏蔽性能分析准确性的需求。
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论文作者:石培强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/22
标签：雷电论文; 线路论文; 模型论文; 先导论文; 方法论文; 密度论文; 参数论文; 《电力设备》2018年第15期论文;