輸電線路綜合防雷措施技術(shù)經(jīng)濟(jì)性探討

杜三姣

【摘 要】選擇綜合性防雷措施的時(shí)候要考慮不同地域輸電線路的特點(diǎn)，在保證輸電線路運(yùn)行壽命的同時(shí)，盡量降低防雷、維護(hù)的費(fèi)用和難度。為了降低綜合防雷措施的成本，必須要進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，選擇經(jīng)濟(jì)性較高的防雷措施。文章簡(jiǎn)單論述了層次分析法，重點(diǎn)討論了輸電線路綜合防雷措施的經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；綜合防雷措施；層次分析法

電網(wǎng)的安全運(yùn)行對(duì)于電力企業(yè)而言至關(guān)重要，但是由于雷擊導(dǎo)致輸電線路故障頻繁出現(xiàn)，造成停電事故，給人們的正常生產(chǎn)和生活帶來(lái)巨大的困難。近年來(lái)，輸電線路的長(zhǎng)度在不斷增加，而很多輸電線路要經(jīng)過(guò)地形和氣候相對(duì)復(fù)雜的地區(qū)，要降低雷擊跳閘發(fā)生，必須要做好各種防雷措施。但是防雷措施的類(lèi)型不同，其效果和費(fèi)用也存在較大的差距，為了降低綜合防雷措施的成本，必須要進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，選擇經(jīng)濟(jì)性較高的防雷措施。

1.層次分析法

層次分析法是上世紀(jì)70年代由薩蒂等人提出來(lái)的一種決策方法，其主要特點(diǎn)是將各種影響因素層次化，逐層比較關(guān)聯(lián)因素的關(guān)系，從而為分析事物提供相應(yīng)的依據(jù)。層次分析法具體流程圖如下圖一。

因?yàn)閷哟畏治龇ǖ闹饔^性較強(qiáng)，計(jì)算量大，且存在非一致性，因此在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)層次分析法做了一定的改進(jìn)，形成了改進(jìn)層次分析法，該方法主要有兩大特點(diǎn)：（1）將九標(biāo)度法用三標(biāo)度法代替，降低了計(jì)算中的主觀性，保證了評(píng)價(jià)結(jié)果的正確性；（2）在計(jì)算過(guò)程中采用了最優(yōu)的傳遞矩陣構(gòu)造進(jìn)行矩陣判斷，可以直接求出權(quán)重，不需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

2.綜合防雷措施

選擇綜合性防雷措施的時(shí)候要考慮不同地域輸電線路的特點(diǎn)，在保證輸電線路運(yùn)行壽命的同時(shí)，盡量降低防雷、維護(hù)的費(fèi)用和難度。本文以220kV的典型桿塔區(qū)段為例說(shuō)明相關(guān)防雷措施。具體流程如下：（1）對(duì)地區(qū)特點(diǎn)進(jìn)行考慮，平原和山區(qū)之間存在顯著差異，山區(qū)地形更加復(fù)雜，不能應(yīng)用架設(shè)耦合地線的方式。（2）對(duì)桿塔特征進(jìn)行考慮，不同桿塔的橫擔(dān)長(zhǎng)度、間距以及塔頭均存在差異，要根據(jù)桿塔型號(hào)選擇防雷方案。（3）對(duì)絕緣配置進(jìn)行考慮，如現(xiàn)有的絕緣配置較高，則不能通過(guò)改善絕緣配置來(lái)實(shí)現(xiàn)防雷。（4）對(duì)已安裝的防雷措施進(jìn)行討論。在綜合考慮已安裝防雷措施基礎(chǔ)上選擇合理的綜合防雷方案。（5）考慮跳閘率超標(biāo)的百分比。要通過(guò)防雷性能計(jì)算跳閘率，當(dāng)繞擊跳閘率超標(biāo)或反擊跳閘率超標(biāo)達(dá)到20%以上時(shí)，不建議在線路上安裝避雷器。（6）考慮繞擊入射點(diǎn)的位置，判斷是在檔距中央，還是在塔頭，當(dāng)在塔頭時(shí)，可以采用可控針或者是防繞擊針。

3.在輸電線路綜合防雷措施經(jīng)濟(jì)性評(píng)估中層次分析法的應(yīng)用

3.1建立防雷措施評(píng)估模型

在輸電線路綜合防雷措施中應(yīng)用層次分析法，最重要的是建立評(píng)估模型，將所有元素分層布置，上層元素要對(duì)下層元素起到一定的支配作用，所有元素大體可以分成三層：（1）目標(biāo)層。該層是模型中的最高層，也是模型分析目標(biāo)的體現(xiàn)，因此一般只有一個(gè)元素，代表的是理想結(jié)果或者是預(yù)定目標(biāo)。在輸電線路綜合防雷措施中該元素就是合理選擇防雷措施，根據(jù)桿塔的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源、防雷措施的特點(diǎn)選擇最優(yōu)的防雷措施。（2）準(zhǔn)則層。在該層中體現(xiàn)的主要是為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)需要考慮的準(zhǔn)則，對(duì)于輸電線路綜合防雷措施而言，準(zhǔn)則層中主要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括工程費(fèi)用、改造難易度、改造指標(biāo)、維護(hù)難易度、跳閘率降低效果以及運(yùn)行壽命等。其中最主要的是改造目標(biāo)，主要是針對(duì)防反擊、還是防繞擊建設(shè)，要根據(jù)桿塔的危險(xiǎn)來(lái)源確定改造目標(biāo)。（3）措施層。該層中主要是為了實(shí)現(xiàn)各種目標(biāo)需要進(jìn)行的具體措施。在該防雷工程中，根據(jù)輸電線路的實(shí)際情況以及相關(guān)的防雷改造經(jīng)驗(yàn)，主要的措施有：加裝保護(hù)間隙、加強(qiáng)絕緣水平、架設(shè)耦合線、減少保護(hù)角、降低桿塔的接地電阻、安裝防繞擊針、安裝可控針、安裝線路避雷器等。具體情況如下圖二。

3.2層次分析法應(yīng)用的詳細(xì)步驟

在防雷綜合措施中，為了提高綜合措施的經(jīng)濟(jì)性，需要求得各層的權(quán)重向量，首先要求準(zhǔn)則層相關(guān)元素對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重向量W1，然后求出措施層中的各項(xiàng)措施對(duì)于準(zhǔn)則層各個(gè)元素的權(quán)重向量，分別是跳閘率降低效果W21、工程費(fèi)用W22、改造目標(biāo)W23、改造難易度W24、維護(hù)難易度W25、運(yùn)行壽命W26，然后按照從上而下將各層的權(quán)重進(jìn)行合成，得到一個(gè)針對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重W8，按照公式W8=[ W21W22W23W24W25W26]W1計(jì)算，得到綜合防雷措施的經(jīng)濟(jì)性，確定最優(yōu)的綜合防雷措施。

在采用層次分析法之后，確定各個(gè)桿塔的最優(yōu)防雷措施，然后要再次對(duì)雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，判斷防雷措施的效果。如果各個(gè)桿塔的評(píng)估結(jié)果均達(dá)標(biāo)，那么防雷措施的效果較好，反之，需要對(duì)未達(dá)標(biāo)的桿塔進(jìn)行調(diào)整，采取更加有效的措施，一般情況下設(shè)計(jì)避雷器是常見(jiàn)的選擇，但是要控制避雷器的數(shù)量。

4.典型線路防雷措施的經(jīng)濟(jì)性分析

輸電線路綜合防雷是一個(gè)非常重要的措施，對(duì)于輸電線路的正常運(yùn)行有非常大的影響。在以往采取防雷措施的時(shí)候經(jīng)常借鑒的是改造效果較好線路的防雷經(jīng)驗(yàn)，但是由于不同線路的地形地貌、桿塔結(jié)構(gòu)、風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源等均存在較大的差異，因此可能效果不是很好。以某220kV的輸電線路桿塔為例來(lái)探討綜合防雷措施經(jīng)濟(jì)性：（1）雖然減小保護(hù)角效果較好，但是減小保護(hù)角的同時(shí)要改變塔頭的尺寸，所以不建議采用。在該段線路中雷擊跳閘率較高，同時(shí)雷擊重合閘率為70%左右，加裝保護(hù)間隙也不適用。綜合考慮，在該線路中采用的綜合防雷措施主要有降低桿塔的接地電阻、加強(qiáng)絕緣水平、架設(shè)耦合地線、安裝可控針、安裝線路避雷器、安裝防繞擊側(cè)針。（2）在雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中要考慮當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛蔡卣鳌U塔絕緣配置、結(jié)構(gòu)特征以及當(dāng)?shù)乩纂娀顒?dòng)特征。在該輸電線路中，采用了全檔距計(jì)算繞擊防雷，A級(jí)表示雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)較低，D級(jí)表示雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)較大。通過(guò)計(jì)算，該輸電線路中3基桿塔雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)均處于A級(jí)，不需要改造，其余7基桿塔均要進(jìn)行防雷改造。（3）在該輸電線路中，所有桿塔的結(jié)構(gòu)與防雷措施的安裝要求基本符合，因此要考慮其他的因素，如地貌地形、絕緣、跳閘率等，可以選擇降低接地電阻、安裝避雷器、加強(qiáng)絕緣水平等措施。對(duì)于山區(qū)中，繞擊跳閘率和反擊跳閘率超標(biāo)均大于20%的情況要安裝接地電阻和避雷器。對(duì)于平原地區(qū)，繞擊跳閘率超標(biāo)，反擊跳閘率達(dá)標(biāo)的情況還應(yīng)該安裝防繞擊側(cè)針和可控針。（4）用層次分析法對(duì)所有備選防雷措施進(jìn)行綜合性評(píng)估，從而得到各層的權(quán)重向量，確定最佳的防雷措施。降低電阻值一般降低3Ω，而加強(qiáng)絕緣水平需要在每串絕緣子之間增加兩片絕緣子。

5.結(jié)語(yǔ)

在輸電線路綜合防雷措施實(shí)施中不僅要考慮防雷效果，同時(shí)要對(duì)防雷措施的經(jīng)濟(jì)性深入挖掘和了解。首先要對(duì)綜合防雷措施的具體要求進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上要結(jié)合相關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)建立模型，全面評(píng)估綜合防雷措施，綜合防雷措施必須要結(jié)合桿塔的結(jié)構(gòu)、地形地貌、跳閘超標(biāo)率等進(jìn)行。在實(shí)際應(yīng)用中要具體情況具體分析，對(duì)經(jīng)濟(jì)評(píng)估體模型不斷改進(jìn)，為采取科學(xué)合理的防雷措施提供理論依據(jù)。 [科]

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