摘要：中国的经济发展形势对国家电网的输送能力和交直流配套电网的可靠性提出了更高的要求。中国高压直流输电起步相对较晚，按照电力系统规划方案，在“十一五”和“十二五”期间，国家电网公司加快了超特高压直流输电建设步伐。
关键词：超高压；特高压直流输电线路；雷击闪络；
运行经验表明，雷击产生的过电压易导致输电线路跳闸，是威胁电力系统安全稳定运行的主要因素，双回线路同跳由于容量更大而造成经济损失更大，对电网冲击更大。
一、典型直流线路的雷击闪络情况分析
1.葛南、林枫高压直流输电工程。± 500 kV 直流输电工程是中国第一项远距离高压直流输电工程，该工程极I 和极II 分别于1989 年9 月17 日和1990 年8 月20 日投入商业运行。额定输送功率为1 200 MW，线路全长约1 045 km。随着中国电力建设的发展，特别是三峡水利发电工程的建成投运，加快了西电东送的步伐。为增加三峡水电站至华东电网输送功率、提高线路走廊输送能力，国家电网公司利用现有单回葛南± 500kV 直流输电线路走廊，改造为± 500 kV 同塔双回直流输电线路，即葛南直流与林枫直流( 三沪二回)线路。该同塔双回线路额定输送功率为每回3 000 MW，共6 000MW，这使原走廊条件下线路的送电能力大大提高。葛南直流工程运行前期，由于缺乏直流外绝缘设计的相关经验，外绝缘普遍偏低，外绝缘问题一直是影响该工程安全运行的一个突出问题。随着葛南直流工程外绝缘改造的完成，葛南直流输电工程的后期运行情况有所好转。
2.± 500 kV 高压直流输电工程。± 500 kV 直流输电线路纵横延伸，地处旷野，穿越平原、山丘、大山区或跨越江河，且大都处于地面的制高点，因而易遭受雷击。由雷击造成的线路跳闸事故在电网总事故中占有很大的百分比。据统计，± 500 kV 直流输电线路的雷击跳闸率占该线路总跳闸率的40%以上。
二、超高压及特高压直流输电线路雷击闪络预警方法应用
1.原理。输电线路遭遇雷电侵袭将出现闪络故障，应该重点从三大方面进行预警，具体包括：雷电的预测、线路可能遭雷击的预警、雷击过后闪络的预警等。当雷电出现在输电线路周围，通常引雷范围内的输电线易被击中，而且此时的过电压如果过高，远远高出绝缘体的承受范围时，则将导致绝缘闪络问题。雷击闪络预警应该善于借鉴现代智能科技，例如:卫星云图技术、大气电场仪等。大致的预警监测过程如下：利用雷电监测网、卫星云图等来大致定位雷暴云的具体方位，将来的运行趋向等。一般参照雷暴云和输电线路之间的距离，并借助雷电监测网络系统所显示的数据信息等来逐等级地开启输电线路雷电闪络预警。输电线路雷击闪络预警按照以下科学的流程进行：（1）通过雷电监测网络系统所获得的监测数据以及动态形成的气象云图等，来动态预测雷暴云所处位置，以及未来的动向等。当发现雷云离输电线路越来越近时，则要开启雷电预警程序。（2）按照电场探测仪，当探测到输电线路附近30 千米范围内出现高强电场时，则要开启雷击预警系统。（3）雷电定位系统的应用。检查输电线路在某一范围、某一时间段所出现的雷电信息，当看到雷电活动，则要及时发送雷击预警信号，例如：距离输电线路30 千米属于黄色预警区，1 千米范围则属于红色预警区。（4）把相关的雷电信号向输电线路雷击闪络预警系统中输送，参照雷电流幅值来对应测评预计将出现雷击闪络的雷电数，计算此数目在雷电总数中所占比例。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当发现比值大于零，就要开启预警程序，如果此比值等于零，可以暂不启动预警程序。（5）利用大气电场仪来探测，测试输电线路周围有无雷云电场，如果检测到雷云电场则要启动雷击闪络预警，相反，如果未检测到雷云电场，则可以中断预警，撤回雷击闪络预警程序，探测定位雷云大概区域，并分析其未来走向、流动趋势，如果确定雷云距离输电线路较远，则要终止预警程序。
2.输电线路雷击闪络预警流程。根据实践经验了解到，通常可将雷击闪络预警流程划分为以下几项环节：第一，仔细观察天气气象。一般在雷击闪络预警方法具体使用之前，相关工作人员需参考雷电检测区域和气象云图等资源信息来明确划分架空输电线路运行区域，便于对雷云走向和趋势做出合理化判断预测，深入掌握实际运行规律特点，一旦发现雷云与架空输电线路之间距离拉近便要立刻作出雷击闪络预警，如在架空输电线路实际运行过程中，如果发现近距离范围内存在雷云电场现象，工作人员便要立即开展预警手段。第二，做好详细记录。往往在雷击闪络预警启动应用后，相关人员还要对相关雷电现象展开严格巡查分析，并将最终得出结果记录在案，同时在雷击闪络预警方法实际应用过程中，若架空输电线路与雷云活动之间距离较远则可基于情况不同作出相对应预警工作，如其二者相隔距离在30k m左右则工作人员可发出黄色预警，但如果其二者相隔距离在10k m左右则工作人员需发出橙色预警，基于不同颜色预警可便于工作人员深入掌握了解雷电产生影响，为后续工作的顺利实施创造有利条件。第三，准确评估判断。通常对于实际工作人员来说，其可借助雷电产生全面信息来对雷电电流风险隐患作出准确评估判断，进而得出雷击闪络实际雷电数量信息，判断其在总数量中所占据比例，有效明确该雷电可能对架空输电线路产生危害影响程度，进而借助避雷器等装置实现雷电有效规避效果。
3.直流线路雷击闪络率计算值。雷击一直是导致输电线路闪络和强迫停运的主要原因之一，直流线路也不例外。由于± 800 kV 特高压直流线路绝缘高，不易发生雷电反击闪络，雷击闪络主要是由于绕击造成的，为此途径雷电活动频繁地区的± 800 kV 线路采用了负地线保护角的措施来降低绕击闪络率。对± 800 kV 特高压直流线路的雷电性能计算分析，可采用电气几何模型进行绕击闪络率计算，采用行波法进行反击闪络率计算。高压直流输电线路防雷计算结果，计算偏严考虑，反击计算时杆塔接地电阻采用设计值，绕击计算时，地形因素偏严苛考虑。线路路径雷电活动越强烈雷击闪络率越大，绕击闪络占雷击闪络的主要部分。± 800 kV 特高压直线塔采用V 型绝缘子串，保护角小于－ 6°，平原、丘陵地区地线可完全屏蔽导线，山区和高山大岭地区绕击闪络率较大。目前绕击计算所采用的方法和参数和± 500 kV高压直流线路运行经验相对一致，但± 800 kV 平均雷击闪络率为0． 05 次/( 100 km•a) ，雷击闪络率计算值大于复奉线的运行值，主要是因为计算中山地的绕击闪络率占雷击闪络率的比重较大，而山区地形复杂，较难用一种模型进行模拟，计算中偏严考虑，采用了严苛的情况。且±800 kV 复奉线运行时间相对较短，有待进一步积累运行经验，修正防雷计算方法。由于初相角的随机性，工作电压及相序排列方式对线路雷击闪络特性的影响与负极性雷类似，雷击闪络相分布会发生变化，但相应的耐雷水平的平均值和最小值不会发生变化。
输电线路雷击闪络是电力系统面临的一大安全威胁，必须加大对雷击闪络的重视力度，加强闪络预警，结合多种现代化技术，综合运用现代探测技术与监测手段，最终得出雷击闪络的科学预警效果，提升闪络预警的精准度，也能为未来的输电系统雷电闪络预警研究提供有价值的信息。
参考文献：
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[2]赵海军,陈维江,沈海滨等.地铁架空地线的雷电防护作用研究[J].铁道工程学报,2015,32(1):122-128
论文作者:曾立华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
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