关键词：雷电定位、输电线路、防雷评估、差异化
1 雷电参数统计
1.1 地闪密度分布
地闪密度是指一个年度内每平方公里发生的地闪次数。我国多个省在重要的输电线路廊道建立了雷电定位系统，全天候监测地闪活动情况，确定地闪坐标位置 [2]。区域地闪密度是输电线路廊道受雷区域划分成面积相近的地块，将各个地块的地闪密度累加，组成线路廊道的地闪密度。
1.2分布函数
雷电流分布函数描述某一地区雷电流总体的分布情况，不同于规程法公式，该公式引入参变量a和b，更适应于某一特定地区。
2 跳闸率
2.1 绕击跳闸率
绕击指雷电流绕过避雷线或地线，直接击中导线，绕击与输电线路的结构有关。将雷电流与线路结构联系起来，建立绕击跳闸率数学模型[4]。
2.2 反击跳闸率
根据上述等效模型：雷电流，为分流系数，根据运行经验750kV线路杆塔分流系数β=0.88。此时，杆塔横担处的电位ut：
3 防雷参考指标
3.1 地闪密度等级
根据各地区雷暴日的差异，将地闪密度值划分A、B、C、D四个等级。A级为少雷区，平均年雷暴日数不超过15；B级为中雷区，平均年雷暴日数超过15但不超过40；C级为多雷区，平均年雷暴日数超过40但不超过90；D为强雷区，平均年雷暴日数超过90。
4 建模仿真
4.1 输电线路参数
伊犁-库车750kV输电线路全长353.7km，于2016年3月投运，本文选取北疆片区451#~500#线路杆塔数据为模型，此区段为雷雨多发的山区地带，共50基杆塔，单回水平架设线路，全线架设双避雷线，无其它防雷措施。
据当线路运维资料，伊库线运行至2018年6月共发生1次跳闸故障。杆塔号为481#，故障时间是2017年7月20日，接地电阻20Ω，重合闸成功。
《规范》中要求各电压等级的雷击跳闸率需要归算到40个雷暴日，要求500kV线路不应超过0.14次/百公里???年，则750kV线路雷击跳闸率不应超过0.11次/百公里?年。
伊-库线路走廊的地闪密度取2.91次/（km2·a），雷击跳闸率取0.11次/百公里???年，根据750kV线路运行经验，雷电绕击跳闸所占比重大。雷击跳闸可靠性分析时，绕击跳闸率指标取的85%、反击跳闸率指标取15%。伊-库750kV线路Sr=0.0935次/百公里·年，Sf=0.0165次/百公里·年。
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4.2 雷电风险评估结果
4.2.1 绕击跳闸率风险评估
杆塔绕击跳闸率计算结果如图1所示。
图1 杆塔绕击跳闸率
伊-库线绕击跳闸率Pr=0.0935为区分合格与不合格杆塔雷击闪络风险值，每基杆塔的绕击跳闸率与风险等级对应，A、B、C、D所对应的杆塔数量分别为21基，19基，8基和2基。其中A级和B级占比80%，为绕击合格杆塔；C级和D级占比20%，10基杆塔绕击防雷性能不合格，此区段多为岩地山区，大跨越，高差较大。
4.2.2 反击跳闸率风险评估
杆塔反击跳闸率计算结果如图2所示。
图2杆塔反击跳闸率计算结果
伊-库线反击跳闸率Pf=0.0165为区分合格与不合格杆塔雷击闪络风险值，每基杆塔的反击跳闸率数值与风险等级对应。伊-库线反击跳闸率风险等级A、B、C、D所对应的杆塔数量分别为30基，17基，3基和0基。其中A级和B级占比94%，为反击合格杆塔；C级占比6%，反击闪络风险等级偏高，杆塔绕击防雷性能不合格，杆塔号为480#，486#和490#。
4.2.3 风险评估结果
杆塔雷击跳闸率为绕击跳闸率与反击跳闸率之和，雷击跳闸计算结果如图3所示，雷击跳闸率各级所占比例分别为40%、46%、14%，0。其中有7基杆塔雷击跳闸率不合格，依次为459#、471#、477#、480#、481#、487#和490#。这7基杆塔防雷性能不理想主要是绕击闪络不合格占多数，导致整体防雷性能差，剩余43基杆塔整体防雷性能较好。
图3 杆塔雷击跳闸率计算结果
5 线路防雷改造
1）绕击跳闸率被评估为C和D级的10基杆塔，多在山区，地势陡峭，高差大，建议杆塔上安装2支可控针进行防雷；
2）对于反击跳闸率被评估为C和D级的3基杆塔，以及建在山顶的杆塔均采用线路氧化锌避雷器进行防雷改造。
3）考虑到线路部分为风化岩石山区，接地电阻偏高，对未达到接地电阻要求的杆塔进行接地改造，建议利用风化岩石山区的裂缝，将接地线延伸到裂缝处并灌入降阻剂。
6.结论
本文结合750kV伊-库线部分杆塔进行差异化防雷评估，主要是通过计算绕击和反击跳闸率划分雷击闪络风险等级，结果表明94%的杆塔具有良好的反击防雷性能，6%的杆塔反击性能不合格，20%杆塔绕击防雷性能不理想，线路绕击风险偏高。
最后对不符合要求的线路杆塔安装可控避雷针、线路避雷器和降低接地电阻的方式进行专项改造，通过实际改造运行情况也说明了该差异化防雷方案的经济型和有效性。
参考文献：
[1]江全才，魏飞翔等,三峡近区500kV输电线路差异化防雷技术研究[J].电瓷避雷器，2014,217(1):61-74.
[2]李文鹏,陈远东等，蒙东地区典型输电线路差异化防雷综合治理研究[J].电瓷避雷器，2015,267(5):91-99
论文作者:马建功
论文发表刊物:《中国电业》2019年17期
论文发表时间:2019/12/11
标签：杆塔论文; 防雷论文; 线路论文; 雷电论文; 风险论文; 雷暴论文; 差异化论文; 《中国电业》2019年17期论文;