摘要：电力是发展的先行官，随着社会的进步和经济的稳步提升，我国电网的规模也迎来了空前的大发展。随着输电线路的增多，雷击输电线路的次数也逐步增长，特别是夏秋季节，输电线路频繁跳闸，其中有80%以上都是由雷击引起。雷电引起跳闸主要有直击雷和感应雷，直击雷又分为绕击雷、反击雷和雷击避雷线后对导线放电跳闸，其中绕击雷是引起输电线路雷击跳闸的主要原因。
关键词：架空输电线路；绕击雷；跳闸
夏秋季节雷雨天气频繁架空输电线路雷击跳闸也随之成为这个季节中主要跳闸原因之一，雷击跳闸现象在海拔较高的地区较为普遍，由于其在生产生活中的重要性，加强架空输电线路的防雷工作至关重要。雷电绕击引起的输电线路的跳闸，不仅影响电力系统的持续供电，无法满足用户用电需求，还有可能导致输电线路上相应的电气设备遭受破坏，增加电力系统维修的工作量和运行费用，而且雷击产生的过电压引起的过电流会输电线路进入发电站，引起电气设备绝缘破坏，进一步扩大了事故的范围，对系统造成的危害不容忽视。雷电绕过避雷针或避雷线直接作用到输电线路，称为雷电绕击，雷电绕击是导致系统跳闸的主要原因。因此对输电线路雷电绕击的现象的研究以及对雷电绕击跳闸率的计算研究讲对于采取相应的防雷措施，降低输电线路事故雷击可能性，对电力系统的安全可靠运行具有重要的意义。
1.雷电绕击的机理
1.1雷电先导闪击的特性
云层中的冰晶等物质经过一些复杂的过程带上正电荷或者负电荷，一般情况下，负电荷积聚在云层的下部，反之，云层的上部积聚正电荷。这些同极性电荷积聚在起义形成了一些带电中心，带有这些带电中心的云就称为雷云。负电荷中心距离地面为500-10000米，电压约为100MV流注停顿形成先导，先导分级向前发展，流注最后一次停顿后形成主放电，主放电阶段产生了闪电和雷声，但仅有30%的电荷复合掉，70%的电荷在余辉阶段复合。余辉持续0.03-0.15秒，电流为数百安。雷电先导头部的电荷游离区的半径大小直接决定了先导也就是雷电所能接触到的物体范围，也就决定了击中物体的位置的方位和距离。雷电先导最终对地面击中的位置，直接决定闪击的形式。闪击的形式，影响雷电头部的电位和电流幅值的大小。绕击指雷电先导绕过避雷线或避雷针等保护设施直接作用到被保护物(如导线)上。雷电先导闪击根据先导头部的电荷量大小和电位高低分为高幅值雷电先导和低幅值雷电先导。
1.2 高幅值雷电先导闪击的特性
根据其概念就可以知道，高幅值雷电先导指的是雷云先导具有较高的电荷量和电位，头部电荷产生的电场强度较大，使得地面上的较高的建筑物容易产生迎面先导也就是上行先导。
先导头部电位幅值的大小决定了是否会发生绕击现象。先导头部的电位往往足够足够击穿几十米空气间隙，如果再增加几片绝缘子，空气间隙也只是增加了一点点，起不了特别明显的作用。所以说，如果只是增加杆塔绝缘的配置，如增加绝缘子的数目，对防止绕击现象的发生起不了太大的作用。高压幅值的雷电先导发展到低空的时候产生绕击必须同时满足以下三个条件：首先，低空接地体顶部产生的迎面先导不足以拦截雷电先导。其次，接地体的侧面具有吸引雷电先导的能力。最后，雷电先导应发展到距离接地体一定的距离内，而且雷电先导的幅值足够大到击穿空气间隙。
1.3 低幅值雷电先导闪击的特性
雷电头部所带的电荷量较少，电位较低时，称为低幅值雷电先导。低幅值雷电先导易于向产生迎面先导能力较强的金属尖端或者带有电压的输电线路导线发展。在地理形势，气候环境以及杆塔固有参数等条件相同的情况下，绕机的可能性会随着输电线路电压的升高而增大。雷电先导的幅值大小和杆塔的固有参数，比如绝缘配置等决定反击情况，而绕击决定于接地体和先导是否具备前述提到的发生绕击必须具体的条件。雷电绕击到输电线路后，根据杆塔的绝缘水平和雷电先导的幅值判断是否会发生闪络。低空低幅值雷电先导对耐雷水平低的输电线路会有反击作用，会造成输电线路的损坏，而且容易满足绕击的条件，绕机的几率比高幅值的雷电先导要高。
2.常用绕击率的计算方法
我国根据在220kV新杭线上磁钢棒实测记录和前苏联的运行经验，在1997年颁布的“交流电气装置的过电压保护和绝缘配合”中指出，输电线路雷击绕击导线的概率可由以下经验公式计算：
其中：Pa为雷电绕击导线概率；α为地线对导线的保护角；hg为避雷线高度。
以上经验公式均来自于较低电压等级线路的统计结果，由于在较低电压等级线路中雷电绕击在雷击事故中所占比例较低，因此，在低电压等级线路中，用经验公式法对线路的屏蔽性能进行评估具有一定的适用性。但同时由于经验公式法完全是一种依赖现场观测统计的分析方法，考虑影响雷电绕击特性的因素也比较单一，使得其在超高压/特高压线路雷电绕击特性计算中存在很大的局限性。
3防绕击雷措施
3.1线路走廊避开特殊区域
在线路选择线路走廊时应结合当地气象统计数据，避开雷击频发区，或其他特殊区段。
3.2减小防雷保护角
110kV线路防雷保护角一般为20°-30°，220kV的一般为10°-20°,500kV及以上一般小于5°或负角保护。根据线路实际运行情况，在落雷频发区可以适当减小防雷保护角，甚至使用负角保护。
3.3增加耦合地线
这种防雷设计尤其适用于山区输电线路的防雷保护，能够有效降低雷击跳闸率。其增强输电线路防雷性能的机理为增大避雷线和输电线之间的耦合系数，此外还能够使得通过杆塔的雷电电流向两侧分流，进而有效降低输电线路的雷击跳闸率。
3.4加装防绕击避雷针
针对雷电绕击的防护措施根据可能存在的绕机现象，一方面应尽可能降低绕机的雷电流，主要采取减少滚球半径的方法，另一方面，在出现绕机时，雷电流不直接击中输电设备。针对输电线路雷电绕击，减少避雷针滚球半径，以加高避雷针或避雷带。针对纵向过电压的防护措施， 纵向过电压是指连输电线路对地之间的过电压，其来源主要是雷电波侵入或电磁耦合，应采取减少雷电侵入和电磁耦合等方面的雷电防护措施，对防绕击避雷针安装采取正确安装距离。该项新技术不改变杆塔结构和使用应力，在输电线路耐雷水平不变的前提下，理论上可以大大的降低输电线路的雷击跳闸率，从而实现输电线路的稳定运行。
4.总结
输电线路雷击跳闸，不仅影响电力系统的稳定运行和供电的可靠性，还增加输电线路及开关设备的检修工作，而且雷电流很有可能通过输电线路窜入到变电站内，损坏站内设备和变压器。随着现代科技水平的不断提高，研究者们更加深入的研究，输电线路绕击理论及预控方法不断得到完善，以减少线路发生故障以及降低发生故障带来的损失。提高输电线路防雷水平，减少雷击对电力设备的损坏，降低雷击跳闸率，保障地方经济的发展是我们今后长期追求的目标。当前电力生产和建设中，必须结合输电线路的实际情况，做出有针对性、先进的、符合实际的设计，将当前防雷的新技术、新工艺、新设备引入电力系统中，以提高防雷的科技含量，加强对雷电的检测和预防，加强输电线路的运行维护工作，让雷击可控，降低雷击跳闸率是完全可行的。
参考文献
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论文作者:龚小胜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/11
标签：雷电论文; 先导论文; 线路论文; 防雷论文; 过电压论文; 电荷论文; 杆塔论文; 《电力设备》2018年第18期论文;