摘要：在输变电过程中，如何进行稳定安全的电力运输是非常重要的。由于地形地貌的差异和不同地区气候的巨大差异，并且输电线路常年暴露在外界，并没有防御各类恶劣天气袭击的能力，输电线路被雷击的情况更是经常发生，因此深入了解输变电过程中雷电过电压的成因和影响因素十分重要，有利于针对具体问题采取 措施进行预防，保障输电线路的安全。
关键词：500KV输变电；雷电；过电压
1、前言：随着我国电力事业的长足发展，500KV输变电开始普及，防止雷电过电压，保证输电线路和电力设备的安全是极其重要的。根据我国有关方面的不完全统计数据显示，我国每年因雷击的经济损失高达上百亿，尤其是现代化程度不断提高，相关产业和居民对电力系统依赖程度变大。一旦因为电力设备损坏造成大面积停电，经济损失是巨大的，并且造成的社会影响相当不好，因此笔者从雷电过电压的原理入手寻找解决方法，减少雷电过电压问题的损失。
2、雷电过电压问题研究现状
雷电过电压问题并不是一个新兴的研究方向，各种有关专家和研究人员早已开始对电力传输过程中雷电的干扰和过电压进行研究，通过仿真模型的建立和对雷电过电压在输电线路和变电站中的模拟，大大增加了对雷电的了解。但是由于雷电作为自然不可抗力，具有危险性和复杂性，因此人类对雷电的了解还是相当有限的。国内外研究学者对输电线路上的雷电过电压进行了大量的研究，已经对雷电过电压问题中绕击、反击等方面有了基本的比较统一的认识【1】。在对输电线路反击过电压问题的研究中，EMTP是非常主流的一种方法，EMTP是由加拿大哥伦比亚大学的Dommel教授开发的方法，可以高效率地对雷电过电压问题中的数值进行分析，大量国内外设计和研究单位都是采取的这种研究方法。我国主要采用1997年实行的规程法，在当时电力环境下，规程法可以有效满足我国线路的雷击设计要求，但随着电力技术发展的进步和高电压的实行，规程法渐渐不能满足需要。规程法应用简单，但规程法忽略了杆塔中的波过程，在高压情况中会使计算结果偏离实际结果，对防雷造成影响【2】。
3、500KV输变电所雷电侵入波保护
在雷电侵入波保护方面，根据国内外相关专家学者的大量研究，笔者具体将其分为以下四个方面：
3.1雷击点
在我国规避雷击规程安排中，近区雷击是不被考虑的（距变电所2KM以内），但这种规程是不合理的。在我国因雷电而导致的电力故障中，近区雷击是威胁变电所安全的罪魁祸首。在大于2KM的远区雷击中，雷电波不断地衰减，波头变缓，在进入变电所时威胁远远小于近区雷击。我国规程是沿用高压和重要系统的，进线的地方都是存在避雷设备和绝缘措施的，然而这对500KV的电压并不适用【3】。500KV的变电所在遭遇近区雷击时完全有可能形成威胁变电所安全的侵入波。在西欧、美国等对雷电过电压问题研究较早的国家中，无一不把近区雷击当做重点研究和防范对象。近些年我国也对近区雷击做了大量研究，对雷电过电压问题有了较为深入的了解，近区雷击侵入波的威胁是要大于远区雷击侵入波的。
3.2雷电侵入波计算方法
因为技术和条件的限制，对侵入波过电压的分析主要靠防雷分析仪实现，假定在2km 处的地方设置一个幅值相同的U50%直角波绝缘子串雷电放电电压，对于变电所设备上的过电压的测量，更改为用计算机计算。防雷分析仪的理论基础就是绝缘子串放电电压U50% 要小于侵入波过电压幅值，绝缘子串的放电电压U50% 在考虑近区雷击时，它的临界值是要低于导线上因为雷电流而带来的侵入波过电压的。但这种方法是不能继续使用的，因为波头较为高尖或者耐张塔放电电压过高都会导致错误。
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3.3最大雷电流计算值
雷电流的最大值计算并不是必要的，因为防雷分析仪并不需要使用最大值数据。但是在国际通用法中，，则需要判断雷电流的最大值。我国在规程中针对此种情况的规定并没有，此值太高，是对资源的浪费【4】。但是，此值太低，安全性不能保证。在500kV输变电系统中，最大雷电流在计算时取150kA。但是在西欧等国家，其最大雷电流在计算时取250KA。在选取此值时要具体情况具体选值，依据经验和分布概率，在选取最大雷电流计算值时210~220kA应该是较为合适的。
3.4变电所的雷电平均无故障时间
在惯用方法对侵入波过电压的计算中，雷电流幅值和变电所不同过电压的出现概率都是被忽略的，这是惯用方法的缺点【5】。在使用统计法时这个缺点是不存在的，但是在平均无故障时间的计算中，我国并无统一规定。CIGRE 工作组认为事故率的正常范围值应该是 0.1% ~ 0.3%，按照我国实际国情和电力运行部门的意见，我国的MTBF取值可以为800-1000a。
4、500KV输变电所防雷措施
输变电所是电力系统中的枢纽站，一旦损坏后果十分严重，因此需要采取一些措施来进行防范。
4.1杆塔模型
在雷电预防计算中，了解杆塔的冲击响应波阻抗（塔顶呈现点位与塔顶注入冲击电流的比值）是非常重要的，冲击响应波阻抗阻抗直接影响点塔顶位的计算。杆塔可以近似等效为分布参数长线货集中参数的电感来简化，另外根据波阻抗，使用单项无损线模拟杆塔。
4.2避雷器模型
采用高度非线性电阻，如：无间隙金属氧化物或氧化锌避雷器，阀片在不稳定电流下相当于与电容器的并联，电压低时电阻极大，在正常电压范围内斜率趋于无穷大，而电压高时，斜率极低趋近于零，实现对变电站的保护【6】。
4.3三维防护
采用整体防御、多充保护、综合治理等手段，防直击雷、防电磁感应、防瞬间过电压，以及使用电磁脉冲电涌防护技术，严格执行防雷规程，实用新技术输变电所安全运行。
5、结语
随着信息化的不断提高和电力需求的增大，以往防雷措施已经不能满足需要，必须对防雷技术进行更新换代，对雷击过电压进行更深入的研究，保障输电线路和输变电所的电力安全。在雷击过电压的研究中，输电线路的冲击电晕和雷电波陡度都是必须要考虑的，当前我国高压措施并不完善，应当向欧日美等学习，不管改进和优化避雷措施，提高输电系统安全性和稳定性。
参考文献：
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[3]严飞.雷击塔顶时输电线路上的感应过电压研究[D].华中科技大学，2012，36（13）：57-61.
[4]谢辉春，文习山，邓维.500kVGIS 变电站雷击进线段塔顶雷电过电压的仿真研究[J].电气应用，2016，78（24）：45-49.
[5] 蒋国文，吴亮，安莉，张英华，姜伟军.超高压输电线路雷击事故分析及保护措施[J].电瓷避雷器，2016.8
[6] 陈国庆，张志劲.输电线路耐雷性能计算方法的研究现状分析[J].2016.12
论文作者:曹荣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：过电压论文; 雷电论文; 规程论文; 线路论文; 变电所论文; 防雷论文; 输变电论文; 《电力设备》2017年第26期论文;