摘要：本文首先选取国内新疆阿克苏市纺织工业城片区220KV架空输电线路，依据雷电定位系统采集的数据，统计分析架空输电线路投入运行后对雷电时空分布的影响；其次，利用规程法计算分析10KV架空配电线路直击雷跳闸风险与附近架空输电线路的关系。
关键词：高压架空输电线；雷击；跳闸特性
1引言
10kV架空配电线路本身的引雷效果较弱，但架空配电线路周围高耸、尖锐物体或高电磁干扰设施的存在使配电线路附近的雷电地闪活动增强，从而使10kV架空配电线路遭受雷击的风险增大。在经济、人口密集区域的电网建设过程中，为减少线路走廊占地面积，输、配电线路往往分布密集、纵横交错|，架空配电线路周围存在架空输电线路的实例较多。然而架空输电线路杆塔尺寸大、电压等级高，能够大范围影响架空输电线路周围的电场分布，具有很强的引雷特性，架空输电线路的存在会对附近架空配电线路的雷击跳闸特性产生影响。因此，架空配电线路制定防雷措施时，应充分考虑架空输电线路对附近架空配电线路雷击风险的影响规律[1-2]。
2架空输电线路对雷电时空分布的影响规律分析
2.1统计线路
相关研究表明，雷电活动具有较大的不确定性，雷云在一定范围内的空气状况、建筑物外形、土壤状况、离子背景等外界因素都直接影响雷击选择。为对比分析研究架空输电线路对雷电时空分布的影响规律，试验选取的架空输电线路需尽量控制影响雷击选择的其他因素。本文选取的试验线路处于平原地带，地势平坦，线路附近不存在建筑物、遮蔽物及电磁干扰设施。如图l所示，选取2011年投入运行的该地区220KV架空输电线路，该线路全线长度达8.5km，其中1号至7号杆塔位于居民区，居民楼低矮松散，对线路雷击跳闸的影响较小；其他沿线杆塔处于地势平坦空旷地带，无高耸遮蔽物及强电磁干扰设施。
2.2地闪密度
统计线路走廊内的雷电地闪频次对于研究架空输电线路对周边雷电活动的影响具有重要意义。本节统计220KV架空输电线路沿线1km线路走廊及其平行走廊段的地闪密度情况，结果如图1所示。图1中平行走廊段是指与试验线路走廊段面积、形状一致、地理位置上相对平移的虚拟线路走廊段。线路走廊段与平行走廊段的外界雷击影响因素基本相同，统计线路走廊段内的地闪密度分布并与平行走廊段内的地闪密度变化规律对比分析，可较客观地反映架空输电线路对雷电活动的影响。从地闪密度的变化趋势上看，220KV架空输电线路架设完成以前(2010年以前)，该地区全区域、线路走廊段、平行走廊段的地闪密度变化相对平稳且相差较小。220KV架空输电线路投入运行后(2010年以后)，线路走廊段的地闪密度大于平行走廊段。
图1 路走廊段、平行走廊段及该地区全区域历年地闪密度情况
2.3雷电流幅值分布
击距理论认为：雷电流幅值越高，架空输电线路遭受雷击的概率就越大。因此可推测：输电线路架设后会对附近雷电流幅值的分布产生影响。根据雷电定位系统采集的数据，统计220KV架空输电线路架设前后lkm线路走廊半径内的雷电流幅值概率密度，如图2所示。
3空配电线路受雷宽度与架空输配电线路间距离的关系研究
架空输电线路的引雷特性会改变线路走廊内地闪密度以及雷电流幅值概率密度的分布，也会对附近架空配电线路的雷击跳闸特性造成影响。本章通过分析架空配电线路受雷宽度与架空输配电线路间距离的关系，研究架空输电线路对周围架空配电线路雷击跳闸特性的影响，指导架空配电线路防雷策略的制定。
避雷线能够保护架空线路免受雷击。原因在于：雷电先导向下发展至某一高度时，高出架空线路的避雷线会局部感应出与雷云电荷性质相反的电荷，畸变空间电场的分布并影响下行先导的发展方向，使雷云仅对避雷线放电。电力行业规程法认为：避雷线具有一定的保护范围，能够在保护范围内使架空线路免受雷击。避雷线水平保护范围的计算公式为：
式中：rx为保护半径；h为避雷线高度，本文模型近似认为避雷线高度等于式(1)中的架空输电线路杆塔高度；吃为保护高度；肌为高度影响系数。架空配电线路导线具有相同特性，在一定范围内雷电会直接击中导线，其保护宽度的计算公式同上式子。图3为架空输配电线路各自屏蔽范围的空间分布情况。
3)当杆塔间水平距离，l>h1+h2+D／2时，架空配电线路受雷宽度为：
Dc=2h1ph
式中D为2根避雷线之间的水平距离。在此杆塔水平距离，下，架空输配电线路各自形成的屏蔽范围不发生重叠，架空配电线路受雷宽度不受架空输电线路影响。但由于架空输电线路具有引雷特性，所以架空配电线路附近雷电活动频繁，架空配电线路的雷击跳闸风险相应增加。
当l<(h2-1.53h1)ph+D／2时，架空配电线路完全处于架空输电线路避雷线的屏蔽范围内，架空配电线路受雷宽度Dc=0。此时，架空配电线路受到架空输电线路避雷线保护，理论上不会遭受直击雷。当hl=12m、h2=30m、D=2m时，根据规程法计算的架空输、配电线路之间不同水平距离，所对应的架空配电线路受雷宽度Dc如表1所示。由表1可知：当架空输、配电线路之间水平距离，l<45m时，架空配电线路受到架空输电线路的屏蔽作用，直击雷暴露弧小于无架空输电线路的情况；当1<10m时，架空配电线路完全被架空输电线路所屏蔽，架空配电线路直击雷暴露弧长为0，完全受到架空输电线路的保护，理论上不存在直击雷的风险。
图3 空输配电线路屏蔽范围的相交情况
参考文献
[1]刘刚,唐军,孙雷雷,等.不同地形地貌的雷电流幅值概率分布对输电线路雷击跳闸的影响[J].高电压技术,2013,39(1):17-23.
论文作者:张喜龙,于盼盼,李苏,满向龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/16
标签：线路论文; 雷电论文; 避雷线论文; 走廊论文; 密度论文; 杆塔论文; 宽度论文; 《基层建设》2018年第24期论文;