摘要：近几年来，我国的国民经济增长速度越来越快，推动着国内电行业的快发发展，人们群众的生活水平得到了显著的提升，对于电力的需求量日益增加。对于输电线路的安全性及稳定性提出了更高的要求。本文主要对500kV同塔双回直流输电线路的防雷设计的要点进行分析，通过仿真计算与模拟，对500kV同塔双回直流输电线路的防雷性能进行了集中的研究，为后期的研究人员提供有效的参考依据数据。
关键词：500kV；同塔双回直流；输电线路；防雷性能；研究
在经济发展的快速推动下，我国的电力行业得到了不断的提高与进步，电力网络的覆盖范围不断扩大，为广大人民群众的生活水平及用电质量带来了极大的便利。但是，输电线路运行故障也随之增加，通过相关数据统计，雷击是威胁输电线路安全可靠运行的主要因素。据调查显示，我省2013年至2015年间，由于雷电造成输电线路损坏的比例分别占51.7%、49.3%和47.6%，由此可见，雷电是造成输电线路安全故障的普遍现象之一。由此可见，输电线路的电压等级越高，受到雷击的可能性越大，特别是在雷电活动频繁、土壤电阻率高、地形复杂、高杆塔等区域，雷击率更高。本文主要对500kV同塔双回直流输电线路的防雷性能进行研究探讨。
1 500kV同塔双回直流输电线路的防雷设计的要点分析
500kV的输电线路在防雷设计方面是为了电力系统的安全与稳定运行提供保障，因此，在确保当前500kV的输电线路能够具有良好防雷效果，需要针对不同的电力系统以及不同线路的结构而设计出防雷结构，才能更好地保证输电线路在运行中的安全性[1]。第一，接地保护。此时，需要按照500kV的输电线路中结构特点（如，电晕与感应干扰，过剩的电容电流以及系统的稳定性），在接地保护中是最常见以及最有效防雷设计的方式，通过输电线路的接地，能够较好地处理500kV的输电线路中强电压与强电流导入地下，此外，在500kV的输电线路中，需要在防雷设备位置方面做出正确地选择；第二，在输电设备的保护方面，可以通过加强设备的管理实现避雷的目的，例如通过计算机得到技术监测避雷器，然后针对异常情况而采用保护措施，同时还是需要及时地统计以及更换受到损坏的设备；第三是加强屏蔽保护，这是输电线路在屏蔽信息干扰方面需要注意设计要点，把屏蔽电缆与电源结合在一起，从而使得输电线路能够在连接中得到较好地稳定性[2]。
2 仿真计算与模拟设计
2.1反击耐雷水平计算方法
由于我国的500 kV线路的工频电压相对较高，在反击时，绝缘子的两端电压占的比率较大，大约20%左右，因此，在计算耐雷水平时，应进行考虑。再者由于导线上工频电压瞬时值具有一定的随机性，所以本文假设公频电压采用均匀分布，也就是说一个周期T内的任何相位角上，雷击的出现的概率均是相同的，计算公式如下所述：
①②式中，P主要是指输电线路中的耐雷水平率；Pi 主要是指输电线路上，不同工频电压相位角中的耐雷水平率；n主要是将电流进行划分n个区进行充分的考虑，本文取的n值主要是12，间隔30°对其进行计算一次耐雷水平，这样就可以更加确定工频电压对500kV同塔双回直流输电线路的的影响，并确定耐雷水平的最大值或最小值。
2.2 模型设计
（1）杆塔模型
杆塔仿真计算模型主要根据双回路直线杆塔的相关依据作为参考，其中输电线路导线型号采用垂直排列的四分裂导线LGJ-630/55，而避雷线则使用型号LH AG J-150/25，进行接地运行，一般档距在500 m左右，年雷暴日为40天，杆塔型主要属于500ZST1型双回路直线塔，如图a所述：绝缘子选普通悬垂式XP-300。
为了更好的获得输电线路杆塔计算模型，可选取多波阻抗计算模型来精细化模拟输电线路杆塔，依照杆塔的几何结构，充分的考虑支架、杆塔和横担之间的波阻，可进行分段考虑，其中每段可将其分为支架部分、主干部分，对不同位置的杆塔考虑波速，如图1所述
图1 杆塔模型（a：500 kV同塔双回路自线杆塔尺寸；b：多波阻抗等值模型；c：ATP仿真计算模刑）
（2）输电线路模型
假如雷电波沿着输电线进行传播时，线路具有一定的阻抗特性，其波阻抗为：
Z=60h（） ③
图3 雷电冲击放点特性示意图
通过仿真实验可发现，塔间隙和导线之间结构的绝缘水平明显比绝缘子的水平差，因此，在出现雷击时，空气间隙率就会出现先击穿放点的情况，而此时绝缘子尚未出现击穿放电的现象，通过对空气间隙进行集中考量，使用对比分析机制对其进行集中计算。
3.2防雷反击性能研究
在防雷反击性能研究中，相关人员对杆塔接地电阻、杆塔高度等对反击耐雷水平的影响进行了研究。第一，杆塔的接地电阻对反击耐雷水平的影响。同时，在施工设计中，设计人员应对相关项目进行集中优化，从而对杆塔的接地电阻进行有效的降低，从而有效的提升整体防雷水平，这也是一种较为有效的反击闪络率的方法。第二，杆塔高度对耐雷水平反击的影响。由于杆塔高度会大幅度增加线路的引雷率，所以使得杆塔易受到雷击，且雷电波停留时间长，在电阻反射之后，则会使得雷电的下降，尤其是在同塔双回输电线路的运行中，这样可有效的提高输电线路的耐雷水平。同时，有些区域的电网的高度跨越较大，这主要是为了更好的避开树木。
3.3防雷绕击性能研究
在防雷绕击性能研究中，应对地面的倾斜和保护角、杆塔高度等这3个方面对线路屏蔽性能的影响进行研究。首先，应对地面倾斜角对线路屏蔽性能的影响进行研究。由于地面均存在着倾斜角，所以在构建杆塔架时，就会出现外侧等情况，而导线因击距的下降，导致绕击弧和绕击率等升高；内侧导线则会因击距的提高，使得绕击弧与绕击率减低。因此，相关人员应对内外绕击率的变化进行综合考量，以此来获得有效的设计依据。其次，探讨保护角对线路屏蔽性能的影响。在实际处理中，保护角对防雷绕击性能具有较大的影响，如出现负保护角，则表示对整个导线具有较好的屏蔽性能；若是杆塔较高，就会使得导线的屏蔽性能明显下降。最后，杆塔高度对线路屏蔽性能的影响分析。据相关研究指出，杆塔越高发生雷击的概率越大，其中主要是因受雷度增大，使得导线对雷击的屏蔽效应降低，因此雷击闪络明显增加，所以相关设计人原和管理人员应引起重视。在项目建设中，相关人员应对其进行分析，并建立相关处理机制，只有这样，才能保证整体仿真试验中能对相应问题进行集中的考量。
4结束语
综上所述，本文通过对500kV同塔双回直流输电线路的防雷设计的要点分析，对输电线路采用仿真计算与模拟设计，可有效的获得500kV同塔双回直流输电线路防雷性能，通过集中测算与考量，为后期构建输电线路防雷措施提供有效的参考依据。
参考文献
[1]苏杰，曹炯，姜文东，谭进，杜俊刚，雷梦飞. 500kV/110kV同塔四回输电线路双回同时闪络耐雷性能及防治[J]. 电瓷避雷器，2013，05（44）：90-96.
[2]王剑，万帅，陈家宏，谭进，谷山强. 三峡—上海±500kV同塔双回直流输电用线路避雷器的雷电防护效果分析[J]. 高电压技术，2013，02（13）：450-456.
[3]林芳，黄欲成，李健，罗超，何天文. ±800kV与±500kV同塔双回路直流输电线路对地及交叉跨越距离与线路走廊宽度设计[J]. 陕西电力，2014，11（07）：52-55.
论文作者:刘世增
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/6
标签：杆塔论文; 线路论文; 防雷论文; 性能论文; 导线论文; 输电线论文; 屏蔽论文; 《电力技术》2016年第10期论文;