關(guān)于高壓輸電線路雷電屏蔽性能探究

李向陽

摘 要：近年來，伴隨著人們生活水平的顯著提高，各種高壓輸電線路不斷建立，然而，由于高壓輸電線路建立過程中沒有做好防雷措施，也就間接地導(dǎo)致各種安全事故的發(fā)生。對此，相關(guān)人員一直對高壓輸電線路的雷電屏蔽性能進(jìn)行研究，并取得顯著成效。

關(guān)鍵詞：高壓；輸電線路；雷電屏蔽性能

就目前而言，高壓輸電線路跳閘故障的發(fā)生主要是由雷擊導(dǎo)致的，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因和防雷設(shè)計、模型等有著密切關(guān)系。本文通過對相關(guān)輸電線路過程進(jìn)行分析，并結(jié)合環(huán)境、地形等對雷電的影響，對高壓輸電線路雷電屏蔽性能進(jìn)行研究，以便為其它高壓輸電線路的防雷設(shè)計提供可靠依據(jù)。

1 高壓輸電線路雷電屏蔽模型

雷電過程和空氣放電過程基本一致，雷電導(dǎo)下過程中地面物體強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，一旦地面某一物體表面強(qiáng)度達(dá)到初始強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生上行先導(dǎo)。一般情況下，輸電線路中的導(dǎo)線都放置在避雷線下，畢竟這樣可以受到一定的屏蔽作用，但是，避雷線和導(dǎo)線也會相應(yīng)的產(chǎn)生上行先導(dǎo)。輸電線路防止雷擊的本質(zhì)就是上下行先導(dǎo)的選擇問題，如果上下行先導(dǎo)相遇并產(chǎn)生電量后，就說明避雷線起到了一定的屏蔽作用；如果下行先導(dǎo)與導(dǎo)線相遇并產(chǎn)生電后，就說明避雷線沒有起到一定的屏蔽作用，如圖一所示。

圖中hs為避雷線的高度，hc為導(dǎo)線的高度，α為線路的保護(hù)角，Rs為下行先導(dǎo)和避雷線之間的距離，Rc為下行先導(dǎo)和導(dǎo)線之間的距離，Hc為高度。

（二）雷擊后屏蔽失效和閃絡(luò)率的判定

由于高壓輸電線路遭受到雷擊閃絡(luò)后，沒有相對明確的證明能夠?qū)е戮€路出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，因此，本文采用屏蔽失效和閃絡(luò)率對其雷電屏蔽性能進(jìn)行表示。其中，所謂的屏蔽失效率也就是當(dāng)雷擊過程中，避雷線沒有起到一定的屏蔽作用，使導(dǎo)線受到嚴(yán)重?fù)p害，通常情況下都會以100Km的線路對雷擊次數(shù)進(jìn)行計算，也可以將其雷擊失效率說成為繞擊率；閃絡(luò)率也就是指雷電的閃爍情況，一般指超過線路耐雷水平后的電流每年所擊中的次數(shù)，也是以100Km對其進(jìn)行計算，也可以將其定義為跳閘率。

高壓輸電線路所產(chǎn)生的繞擊率是在線路相對規(guī)定的范圍內(nèi)產(chǎn)生的，也就是在此規(guī)定范圍內(nèi)雷擊所產(chǎn)生的電流很有可能繞過避雷線擊打輸電線。然而，在此范圍外所產(chǎn)生的雷電流只能對避雷線或者是地面進(jìn)行相應(yīng)的擊打，根本不會對輸電線產(chǎn)生任何影響。借助相關(guān)方法對屏蔽率和閃絡(luò)率進(jìn)行計算程序的編制，可以通過對不同程度的雷擊距離進(jìn)行計算，并認(rèn)真分析其先導(dǎo)的起始點，以便確定最后的擊中位置，從而得到高壓輸電線路的屏蔽率和閃絡(luò)率。實際計算過程中，下行先導(dǎo)會對其結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，如果前進(jìn)步長相對較大，就會導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)不準(zhǔn)確現(xiàn)象。反之，如果前進(jìn)步長相對較小，不但會增加計算量，還會相應(yīng)的增加計算時間，甚至還會出現(xiàn)由于計算量過大，計算機(jī)不愿接受這一運(yùn)行的現(xiàn)象。因此，在這一情況下，經(jīng)過相關(guān)人員的反復(fù)試驗，在對計算程度進(jìn)行編制的過程中，采用改變步長的方法來對步長值進(jìn)行確定，先導(dǎo)下降初期步長取值為5m，當(dāng)快接近輸電線路時，可以將其改變?yōu)?.1m。

2 高壓輸電線路雷電屏蔽性能

（一）保護(hù)角的影響

供電局工作人員都知道，避雷線和導(dǎo)線之間的保護(hù)角對于雷電的屏蔽有著非常大的影響，直流線路由于不需要對線路進(jìn)行保護(hù)。因此，通常情況下都會相應(yīng)的采用降低保護(hù)角的方法來降低雷擊率。如果該保護(hù)角的角度不斷增大，也就間接的說明屏蔽失效率也在增大，尤其是保護(hù)角對屏蔽所產(chǎn)生的作用越來越大時，更是會加大這一雷擊率，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致整個輸電線路出現(xiàn)故障，影響到人們的正常用電。

（二）地面傾角的影響

根據(jù)輸電線路的運(yùn)行可以看出，地面傾角對屏蔽性能具有重要影響。經(jīng)過上坡上的雷擊率明顯大于平坦地區(qū)的雷擊率，即坡度越大，雷擊率就會也大。造成這一現(xiàn)象的主要原因是：越是靠近坡路的輸電線路，由于雷電中的下行先導(dǎo)距離地面的距離比較近，更容易滿足雷擊需求，因此，也就很容易產(chǎn)生雷擊現(xiàn)象。所以，上坡對于雷擊屏蔽作用的加強(qiáng)，也就間接的導(dǎo)致線路雷擊效率的降低。當(dāng)然處于平原地區(qū)，或者是下坡路的輸電線路，情況正好與之相反。

（三）雷擊率和閃絡(luò)率

由于高壓輸電線路不需要對中相進(jìn)行保護(hù)，因此，將保護(hù)角變負(fù)進(jìn)行防雷保護(hù)是較為有效的方法。但是，由于兩個輸電線桿之間避雷線的距離相對較大，當(dāng)被雷電擊中后，雷電流正好面對導(dǎo)線，在這一現(xiàn)象，雷就會繞過避雷線而直接擊打到導(dǎo)線上，發(fā)生繞擊。高壓輸電線路在不同程度的傾角和保護(hù)角的保護(hù)下，兩個避雷線之間最大的電流≤10.0KA，因此，也就不會發(fā)生所謂的閃絡(luò)現(xiàn)象，所以，雷擊后的閃絡(luò)率為0。所以，可以適當(dāng)?shù)脑诜览自O(shè)計過程中，采用負(fù)保護(hù)角進(jìn)行導(dǎo)線的保護(hù)，只有這樣才能避免被雷擊中后，兩根線桿之間不會發(fā)生閃絡(luò)。

當(dāng)然，上述關(guān)于高壓輸電線路雷電屏蔽性能所講內(nèi)容還不是很完善，這就需要研究學(xué)者在原有知識基礎(chǔ)上進(jìn)行認(rèn)真專研，以便讓更多供電局輸電線路工作人員對其進(jìn)行了解，在以后的工作過程中做到有據(jù)可依，進(jìn)而促進(jìn)該輸電線路事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，保護(hù)角對線路保護(hù)起到非常重要的作用，因此，在防雷方案設(shè)計過程中，要從改變保護(hù)角方面著手。并且，地形環(huán)境因素也對線路的雷電屏蔽有著重要影響。就目前而言，高壓輸電線路雷電屏蔽性能還不是很強(qiáng)，這就需要相關(guān)人員不斷對其進(jìn)行研究，從而更好地進(jìn)行線路的防雷保護(hù)。

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