摘要：针对雷电绕击对特高压输电线路运行可靠性的影响，在总结分析特高压交直流输电线路雷电绕击影响因素的基础上，结合现场运行数据及雷击观测对绕击防护措施的适用性及研究重点进行分析。结果表明，对交直流特高压线路绕击产生影响的因素有运行电压、保护角、地面倾角、杆塔塔型、线路弧垂等；根据地形选取合适的保护角可以将线路整体绕击跳闸率控制在较低水平，但个别塔位仍存在绕击风险；线路避雷器可大幅提升绕击耐雷水平，但大绕击电流、多次回击下避雷器能否承受雷电能量尚需进一步研究；杆塔侧针能大幅减小杆塔附近的绕击概率，但其保护范围能否覆盖线路绕击危险区域是确定其适用性的关键，亦需进一步研究。
关键词：特高压；直流输电线；路雷电绕击；影响因素
引言
随着中国“西电东送、南北互供、全国联网”电力发展战略的实施以及直流±800kV特高压输电系统的大量建设，如何保障特高压直流输电线路的安全运行已成为中国电力系统安全运行亟待解决的关键难题。根据中国近年来特高压直流输电线路的运行统计，雷击跳闸一直处于各类故障的第1位，雷害已成为影响特高压直流输电设备安全运行的重要因素。
1特高压直流输电线路故障检测技术
当前阶段，技术水平不断提高，紫外、红外检测开始在高压、超高压输电线路检测中发挥作用，其效果非常显著，这两种检测技术也可以在特高压直流输电线路中加以运用。基于此，将紫外、红外检测技术为和信息技术进行融合，进行特高压输电线路检测。紫外线波长检测的范围在10～400nm之间，透过率在0～100%±0.01%之间，UPF范围则是0～100，波长重复性为0.25nm，数据间隔是1～5nm，具备可调性，狭缝宽度≤5nm，样品光束直径为10mm，电源采用AC220V50Hz100W，高压设备因为放电所形成的紫外线波长范围则在240～280nm之间，对这一部分波长紫外线进行检测，以此进行设备放电的判断。紫外检测技术本身带有不接触带电的优势，操作起来比较简单，能够对单位时间以内所有电晕脉冲数进行准确统计，以此明确当时的放电强度，对微小且稳定性强的局部放电进行检测，从而确定是否存在导线断股或者电晕放电等故障。红外检测技术可以支持远距离检测，具体参数如表1所示，同时具有不停电以及不接触等优势，设备温度分布通过图像的方式显示出来，如此便可以实现彻底消除故障。红外成像色谱分析最终生成的图片，从中可以将连接金具以及绝缘子等设备发热状况进行了解，做好线路状态评价。通过对特高压输电工程的分析可知其本身具有特殊性，选择红外、紫外成像仪的过程中，最好选择度数比较大的镜头，方便检测塔高以及山区等地区的电路。高压、超高压线路监测更多是以无人机及直升机检查为主，人巡为辅，这对于±800kV特高压直流输电线路故障的检修提供了充足的技术支持。比较常用的在线检测主要有以下几种:设备寿命管理及预测技术、设备可靠性分析技术、设备状态监测技术、故障诊断技术等，通过这种在线监测可以及时了解设备运行状态，并且针对容易出现故障的线段进行监控，做好特高压线路运行状态的检修。
2雷电绕击影响因素物理过程分析
2.1保护角对雷电绕击特性的影响
输电线路保护角会影响避雷线上行先导的起始位置，从而对输电线雷电屏蔽性能产生较大影响。避雷线的避雷效果主要反映在上行先导的起始阶段，由于避雷线所产生的上行先导起始应更靠近下行先导头部，使得避雷线的引雷能力更强。保护角越小，避雷线上行先导起始位置越接近于下行先导头部，避雷线也就更容易成为雷电绕击对象，从而达到降低雷电绕击率的目的。
2.2工作电压对雷电绕击特性的影响
工作电压可增强导线对雷电下行先导的吸引能力，使导线遭受雷电绕击的概率增大。由于避雷线和导线之间存在耦合效应，避雷线和导线上的感应电压会受到彼此的抑制，线间距离越近，耦合系数越大，导线上感应过电压越低。工作电压对雷电绕击路径影响，当导线的工作电压被忽略时，导线被避雷线完全屏蔽，绕击事故不会发生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆考虑导线工作电压时，输电线周围的电场分布发生改变，使得导线上行先导起始能力增强，导线上行先导将会产生且发展速度快于避雷线上行先导，最终致使导线受到雷电绕击。
2.3地形对雷电绕击特性的影响
当输电线架设于山区时，在相同保护角和雷电活动条件下，地面倾角会对线路防雷性能产生显著影响，山区线路的绕击率约为平原地区的3倍。地形对绕击特性的影响主要反映在改变了导线、地线的实际对地高度。随着地面倾角增大，导线离地高度增加，大地对线路的屏蔽作用减弱，导线引雷能力增强，下行先导头部朝着导线方向发生明显偏移，雷电绕击于导线的概率更高。
3特高压线路雷电绕击防护措施分析
3.1特高压线路绕击防护措施适用性
架空线路常用绕击防护措施有减小保护角、使用并联间隙、装设线路避雷器、装设杆塔侧针、安装耦合地线或旁路地线等，由于特高压线路的特殊性，并非所有防护措施均适用。原因在于：①特高压线路输送功率大，一旦跳闸电网将被迫在短时间内进行大量备用投入，同时特高压线路往往是大区电网之间的联络线，对电网稳定性十分重要，因此特高压线路绕击防护的目标是尽量使绕击跳闸接近0。并联间隙虽能保护绝缘子，但在不增加串长的情况下会增加线路跳闸率，不适合特高压线路。②特高压线路塔高串长，电磁环境复杂，线路运维尚处于积累经验期，从运维角度而言线路结构越简单越好，因此架设耦合地线、旁路地线尽量不予使用。综合考虑，减小保护角、使用线路避雷器、安装杆塔侧针对特高压线路绕击防护较为适用。
3.2选取合适的保护角
地线保护角的选取直接关系到特高压线路整体绕击跳闸率的高低。综合理论和计算结论，交流特高压线路保护角需接近0°，直流特高压线路需采用负保护角，不同区段保护角数值需考虑具体地形、线路架设形式选取。
3.3安装线路避雷器
线路避雷器能钳制绝缘子两端电压防止绝缘子闪络，大幅提升绕击耐雷水平。大部分情况下线路绕击电流数值远小于100KA，但对于走廊存在跨谷等复杂地形的特高压线路，有可能出现大绕击电流区域。此外，实际线路遭受的雷击可能存在多次后续回击，且各次放电雷电流幅值接近，多次回击放电能量叠加是否会超出避雷器能量限值，目前尚未见相关报道。因此，有必要对特高压线路避雷器在多次后续回击过程中的能量吸收情况进行分析，得到避雷器的保护有效概率。
3.4安装杆塔侧针
利用针电极尖端比导线表面更易产生先导的特性，在线路易击区段安装侧向避雷针，利用侧针表面先导拦截雷电先导，可降低绕击概率。侧针分杆塔侧针和地线侧针，考虑到地线侧针长期运行可靠性存疑，目前线路上杆塔侧针应用较多。缩比试验与理论分析均表明，加装侧针可大幅降低雷电绕击率，侧针长度会对保护效果产生影响，1000KV交流特高压线路杆塔建议采用伸出横担4~6m长度的侧针进行防护。
结语
交直流特高压线路雷电绕击受到运行电压、保护角、地面倾角、杆塔塔型等因素的影响。线路避雷器可有效提升线路绕击耐雷水平，但大绕击电流、多次回击下避雷器能否承受雷电能量尚需进一步研究。杆塔侧针在特高压线路上需要进一步积累运行经验，侧针的有效保护范围尚需进一步研究。
参考文献
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论文作者:李鹏飞
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/23
标签：线路论文; 雷电论文; 特高压论文; 导线论文; 避雷线论文; 杆塔论文; 先导论文; 《电力设备》2019年第10期论文;