摘要：为了更加科学有效地防范雷击同跳故障，根据雷击闪络绝缘子串放电发展的物理过程，深入对110kV双回输电线路的耐雷性能进行分析，对保护防雷性能有极高的工程应用价值以及研究意义。在考虑系统工作电压的情况下采用线路耐雷性能实际考量指标，研究了同塔四回线路的计算参数及杆塔模型，并从多个方面对110kV同塔双回输电线路绕击耐雷性能进行研究。
关键词：同塔四回；耐雷性能；同时闪络
0引言
当今是我国飞速大展的时代，为了更好地紧跟时代的脚步，电力承载的作用与要求正不断被提高，同塔双回的高压输电线已逐渐成为一种使用的趋势。通过使用这种输电方式，可以有效地降低线路对走廊占有的面积，不过会带来频繁的跳闸事故。同塔（杆）多回输电是指在一个杆塔上架设二回及多回线路，可以是同一电压等级，也可以是不同电压等级，同塔多回比常规单回路架空输电尺寸和走廊明显减少、单位面积的输送容量却显著增加。进行同塔（杆）多回输电技术相关综合研究，使各项指标控制在有关规定范围之内，确保同杆（塔）多回输电线路安全、经济、可靠运行，对缓解输电走廊紧张问题具有现实意义。
国内外对输电线路长期运行统计结果表明，雷击事故在线路故障中占很大比例。对于架设多回输电线路的杆塔，当遭受幅值较大的雷击时，有可能发生两回及以上多回路同时雷击跳闸的故障，对输电系统的稳定运行危害远比单回跳闸更为严重，为了尽可能避免这类雷害事故的发生，深入研究同塔（杆）多回输电线路的雷击跳闸率的影响因素具有重要的意义。
1 110kV同塔双回线路的计算参数及杆塔模型
110kV双回线路的杆塔采用的导线属于双分裂型导线，两条导线的分裂间距为400mm；采用的避雷线为GJX-50；垂直档距与水平档距分别为410m和600m；测定路线的雷电日选40；采用的绝缘子串型号为FC70P/146，高度为120mm，爬距在268mm以上。
在对杆塔中的雷电流进行计算时，利用ATP参照图一的数据可以建立集中计算数据模型。进行防雷工作计算时，在杆塔上的绝缘子串电压的最大值会出现在t=2H/v（H为杆塔高度，v为光速），而这时候的塔顶电位会明显地下降，所以在t=2H/v的时候让波阻抗来当杆塔的波阻抗值，体现最大的波阻抗值。因为杆塔波阻抗选择的好坏会对分析结果造成影响，所以在针对110kV的同杆双回路电线的反击跳闸率进行计算的时候，计算公式的选择就体现了杆塔波阻抗性能好坏，国外针对这个问题也提出了相应的研究，广泛应用的公式如下：
其中Z表示杆塔波阻抗，单位为Ω；H表示杆塔高度，单位为m；r表示杆塔基部等值半径，单位为m。国外所进行的波阻抗试验显示，杆塔波阻抗的类型不同，会导致不同的计算结果。针对不同杆塔类型的波阻抗提出了不同的计算公式。
2 110kV同塔混架四回线路反击耐雷性能
110kV同塔混架四回输电线路雷击发生时单回、双回闪络耐雷水平和跳闸率随系统工频相位角以近似正弦波变化，这是由导线上各点电压均随系统相位角正弦连续振荡引起的，但同时受杆塔各段波阻抗等因素影响，该波动规律并非标准的正弦波形式。
110kV回路绝缘配置较低，因此尽管同塔混架四回线路的110kV回路位于杆塔低端而耦合作用较强，但单回闪络依然是110kV回路先闪络，双回闪络亦位于110kV回路。从闪络相分布看，110kV回路中因下相受保护作用大，相较于上、中相其发生闪络的概率较低。受相序排列方式的影响，同一横档处两回线路相别一致，因此双回闪络都是同一横档上相同相序排列的两回发生闪络。
图1 为不同相位角情况下单回、双回闪络耐雷
水平及跳闸率的比较。可以看出，单回、双回闪络耐雷性能随相位角的变化规律基本一致，在工频电压位于负半波相位角情况下的单回、双回闪络耐雷水平都较正半波相位角情况下的耐雷水平高，其原因在于负极性雷电流通过杆塔时在导线上产生正极性的感应过电压，与导线自身负工作电压叠加可抵消一部分，从而降低了导线电位。但可抵消的负工作电压较小，负半波相位角情况下其实际考量耐雷水平较正半波情况下只提高了2kA左右。
由于110kV回路位于杆塔底端，顶端回路对其具有一定保护作用，因此从实际考量耐雷水平看，110kV同塔混架四回线路110kV回路单回、双回闪络耐雷水平较相同塔型及绝缘配置下的普通110kV同塔多回线路单回、双回闪络的耐雷水平要高。
3 同塔双回输电线路绕击耐雷性能研究
3.1击距系数对绕击跳闸率的影响
根据输电路线发生绕击的几何电气的数据模型分析，可以得出击距的计算公式，即为：RS=6.7210.8。同时可以对雷击目的物体形状以及相邻效应对击距所产生的影响自动忽略，即形成先导对杆塔、避雷线、导线的与其对应的击距都为。对于分析杆塔高度较低线路时，这种忽略对线路运行情况不会造成太大的误差。针对110kV的同杆双回线路，因为本身的杆塔高度较高，且引雷半径值大，对其忽略会引起较大的误差，所以在必要的时候引入系数β，这个系数就代表了先导与地击距和先导与导线击距的比率。
在对同杆双回线的输电线路的耐雷电性能进行分析计算的时候，要选择正确有效的击距系数，击距系数与110kV的同杆双回线路的绕击跳闸率成正比关系，击距系数每改变10%，就会有与之对应的同杆双回线路的绕击跳闸率呈倍增加。所以针对110kV的同杆双回交流输电线路进行分析，要落实到对击距系数的分析和确认。
3.2杆塔的高度对绕击跳闸率的影响
杆塔高度的提升会引起绕击率呈非线性提升。而在杆塔高度提升的同时，在地面上的屏蔽功能作用就会随之减弱。由于抛物线所对应的点线位置会发生变化，导致绕击范围会无限扩大，这样会大大加大避开地面而击中导线的几率。杆塔到达一定高度，地面所起的屏蔽作用也会减弱，垂直于平分线区域的雷击中导线的次数不断加大，当绕击数量已饱和的时候，塔高就不能影响绕击的跳闸率。
3.3地面倾角对绕击跳闸率的影响
输电线路所在的地方是山区，所经过地形有平地、山谷、爬坡、跨沟、山顶以及沿坡这六种类型，在电气的几何模型分析中可以得知，对线路的绕击率能够产生影响的是沿坡、山顶和跨沟这三类。跨沟地形地势较为特殊，导线存在与档中间距会与地面距离影响有关，由于距离逐步加大地面屏蔽功能作业也会随之减弱，绕击跳闸率会随之增大。保护角的变化会对绕击跳闸率造成影响，随着保护角的增大，绕击跳闸率会逐步上升，同时绕击跳闸率的增大也与山坡的倾斜角有关系，倾斜角越大，绕击跳闸率也会随之增高。由于山区地势因素，会引起垂直导线方向因与地面倾斜角过大降低屏蔽的功能作用，绕击的发生率也随之升高。这体现了对线路的防雷保护的不重视导致的不良影响。所以要在地面倾斜角度越大的情况下，采取越小的保护角（可以采取负值）或者通过对绝缘子片数量的增加对跳闸率起到降低作用，使用避雷器以及其他防护措施可以有效地对线路进行保护和修缮。
4 结语
本文主要介绍了如何更好地降低跳闸率，可以通过对高杆塔上的绝缘子串的片数增加，来实现绝缘性能的加强。从跨越导线与地线距离加大入手，实现电路线路绝缘水平的提高，对于雷击跳闸率降低有着显著作用。
参考文献
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作者简介：
朱国光(1989-)男，汉族，硕士研究生，工程师，主要从事110KV_220kV架空输电线路运维，检修，无人机巡检工作。
论文作者:朱国光
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
标签：杆塔论文; 线路论文; 导线论文; 相位角论文; 阻抗论文; 回路论文; 性能论文; 《电力设备》2018年第15期论文;