高壓架空輸電線路引雷對(duì)附近10kV架空配電線路雷擊跳閘特性的影響

魏瑋

摘 要：文章首先選擇試驗(yàn)樣本，用來(lái)分析高壓架空輸電線路架設(shè)前、后線路范圍內(nèi)的雷電流幅值變化情況和地閃密度。其次解析了輸、配電線路兩者間的距離和配電線路的受雷寬度的關(guān)系。最終得出高壓架空輸電線路是如何影響到最近10kV架空配電線路雷擊跳閘的。研究表明：輸電范圍內(nèi)高幅值雷電流概率和地閃密度增大會(huì)引起附近10kV架空配電線路跳閘率增大；而且想要高空配電線路遇到直擊雷的機(jī)率見(jiàn)小，就必須要把輸、配電線路之間的距離縮小。

關(guān)鍵詞：10kV架空配電線路；高壓架空輸電線路；雷電流幅值分布

引言

10kV架空配電線路很容易受到雷擊的影響主要原因是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及絕緣水平低。由于在人口密集的地區(qū)，在建造電網(wǎng)的時(shí)候?yàn)榱藴p少線路走廊占用的面積，常常把輸、配電線路來(lái)回交錯(cuò)、他們之間的距離也比較小，架空配電線路旁邊常見(jiàn)架空輸電線路。其實(shí)10kV架空配電線路自身的引雷效果比較弱，但是架空輸電線路桿塔尺寸大、電壓等級(jí)高，很容易導(dǎo)致引雷，高空的輸電線路可以很直接的影響到最近的高空配電線路糟遇雷擊而跳閘。所以，加深對(duì)架空輸電線路對(duì)周邊架空配電線路的風(fēng)險(xiǎn)影響（主要是雷擊風(fēng)險(xiǎn)）規(guī)律的研究，在建立架空配電線路防雷措施時(shí)是非常必要的。

1 高壓架空輸電線路與雷電時(shí)空分布之間的關(guān)系

1.1 選擇統(tǒng)計(jì)線路

雷擊選擇有很多的不確定因素，比如建筑物外形、空氣狀況和離子背景等。為了避免這些不確定因素導(dǎo)致的試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差，因此試驗(yàn)時(shí)要盡量選擇能夠控制雷擊的不確定因素的架空輸電線路。本次試驗(yàn)我們選取的線路都是在平原上的線路，這些線路這邊沒(méi)有高的建筑物、遮擋物以及電磁干擾設(shè)備。所以，所得出的結(jié)果，具有一定的代表性以及參考價(jià)值。

1.2 統(tǒng)計(jì)模型

雷電先導(dǎo)只有在進(jìn)入到物體的擊距范圍里面后，才能向這個(gè)物品放電，否則就不會(huì)產(chǎn)生落雷點(diǎn)。文章的統(tǒng)計(jì)模型為500kV的高壓架空輸電線路在不同地區(qū)地閃密度的分布。統(tǒng)計(jì)顯示：根據(jù)地閃密度的分散情況來(lái)分析，架空輸電線路很容易可以引起雷擊。在分析過(guò)程中，可以看到，落雷點(diǎn)會(huì)慢慢移動(dòng)到架空輸電線路附近，同時(shí)地閃密度也要較高于其他的地方。在達(dá)到一定距離時(shí)，雷電常?？梢該糁屑芸蛰旊娋€路，這時(shí)的地閃密度會(huì)減少很多。

1.3 地閃密度

架空輸電線路有雷電先導(dǎo)的作用，輸電線路周圍的電場(chǎng)會(huì)形成向上的迎面先導(dǎo)而且產(chǎn)生嚴(yán)重畸變的電場(chǎng)，而畸變電場(chǎng)一旦影響到雷電先導(dǎo)，就會(huì)快速的向架空輸電線路靠近，導(dǎo)致雷電擊中輸電線路。所以一定要做好高壓線路范圍內(nèi)雷電的地閃頻次與附近雷電活動(dòng)的關(guān)系研究。文章簡(jiǎn)要分析下500kV架空輸電線路最近1km線路范圍和它平行范圍地段的地閃密度。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：從地閃密度的變化趨勢(shì)上看，500kV架空輸電線路架設(shè)之前，地閃密度的變化要小很多而且相對(duì)平穩(wěn)。然而500kV架空輸電線路運(yùn)行之后，輸電線路范圍內(nèi)的地閃密度相對(duì)平行范圍地段的數(shù)值要大些。同時(shí)線路范圍內(nèi)地閃密度隨著線路電壓等級(jí)而增長(zhǎng)。這就使得架空輸電線路的電壓等級(jí)與它的引雷作用是有密切的聯(lián)系的。

1.4 雷電流幅值分布

有研究表明，雷電流幅值與輸電線路遭到雷擊的概率是成正比的，隨著前者數(shù)值增高，后者的概率也會(huì)增大。那就意味著，附近的雷電流幅值的分布會(huì)受到輸電線路架設(shè)的影響。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是線路范圍里的雷電流幅值概率密度的數(shù)值會(huì)隨著架空輸電線路的建設(shè)而縮小，雷電流幅值概率密度的分布更加平均而且它的曲線會(huì)往高雷電流幅值的方向移動(dòng)。

2 對(duì)架空輸配電線路間距離和架空配電線路受雷寬度的相關(guān)探討

文章是對(duì)架空配電路與架空輸配電線它們的寬度和距離這兩者之間的關(guān)系，以及架空輸電線路對(duì)其影響和功能的研究，從而制定引導(dǎo)架空配電線路以防被雷擊而跳閘的政策。

2.1 規(guī)程法

避雷線是如何能夠保護(hù)架空線路不被雷擊中呢？雷電先導(dǎo)向下延伸到一定高度時(shí)，雷云電荷性質(zhì)相反的電荷個(gè)別地方被高于架空線路的避雷線限制，下行開(kāi)始進(jìn)展傾向被特殊電場(chǎng)的分散所感染，促進(jìn)雷云單單向避雷線放電。電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)是這樣規(guī)定的：避雷線具備相應(yīng)的局限性的保護(hù)，可以在保護(hù)的界限內(nèi)用架空線路免受雷擊。而且架空輸電線路具有很強(qiáng)的引雷特性。當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，架空輸電線路會(huì)被架空配電線路整體屏蔽掉，這時(shí)的架空配電線路直接導(dǎo)致直擊雷的暴露弧長(zhǎng)為0，完全受到架空輸電線路的保護(hù)，在理論上可能是可行的，但是實(shí)際上有可能存在直擊雷的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 電氣幾何模型

在某一固定雷電流幅值下，兩基桿塔間水平距離低于臨界水平距離時(shí)，此時(shí)導(dǎo)線暴露弧相互交錯(cuò)，架空輸電線路避雷線會(huì)保護(hù)架空配電線路，這樣直擊雷風(fēng)險(xiǎn)降低。在臨界的水平距離和架空輸、配電線路之間的水平距離相同的時(shí)候，那么就會(huì)引起雷電的流幅值增大，當(dāng)架空輸電線路的避雷線與架空配電線路的導(dǎo)線它們的暴露弧互相交錯(cuò)的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候開(kāi)始架空輸電線路避雷線就會(huì)起到保護(hù)架空配電線路導(dǎo)線的作用。由于電氣的幾何模型主要計(jì)算的是雷電流幅值在不同時(shí)期相對(duì)應(yīng)的輸、配電線路兩者之間的臨界水平距離，可以這樣認(rèn)為：架空輸電線路對(duì)架空配電線路開(kāi)始屏蔽時(shí)的臨界水平距離會(huì)隨著雷電流幅值的增長(zhǎng)而變高；此時(shí)，架空輸、配電線路它們中間水平距離的高低情況，將能夠影響到架空配電線路中的被保護(hù)的寬度的高低，前者越低，后都越高。

2.3 先導(dǎo)發(fā)展模型

引起雷云向地面釋放電荷的原委是雷電是一種由上、下行開(kāi)始對(duì)接而形成放電的通道。以上就是先導(dǎo)發(fā)展所認(rèn)為的，雷云下行先導(dǎo)向下進(jìn)展到一定程度時(shí)，地面屹立物體較早的產(chǎn)生感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷反?？臻g電場(chǎng)，與此同時(shí)產(chǎn)生上行先導(dǎo)。上、下行先導(dǎo)互相吸收，最后交接后形成放電通道，地面就會(huì)被雷云釋放一些電荷[2]。

因?yàn)殚_(kāi)始發(fā)展模型計(jì)算的輸、配電線路間不一樣的水平距離l對(duì)應(yīng)的架空配電線路受雷的寬度DC。總結(jié)出這樣的推論：當(dāng)I≤20kA、l=45m>l1+l2時(shí)，架空輸電線路的屏蔽不了對(duì)架空配電線路的維護(hù)，架空配電線路導(dǎo)線受雷寬度跟著雷電流的變化而變化；當(dāng)I=30kA、l=30kA=45m

3 結(jié)束語(yǔ)

文章運(yùn)用規(guī)程法、電氣幾何模型、先導(dǎo)發(fā)展模型三種方法，解析了輸、配電線路之間距離與架空配電線路直擊雷受雷寬度的關(guān)系。探討的結(jié)果是：高壓架空輸電線路引起周圍10kV架空配電線路跳閘頻率變大的原因是輸配電線路之間的距離越大，那么輸電走廊內(nèi)地閃密度和高幅值雷電流越小，使架空配電線路遭遇到直擊雷的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)越大。因此，在風(fēng)險(xiǎn)可以降到最低的時(shí)候，我們要在科學(xué)理論的指導(dǎo)下避免風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

[1]史春彥.淺析避雷線的保護(hù)范圍計(jì)算[J].科技信息，2010（31）.

[2]賀恒鑫.工作電壓的直流輸電線路雷電饒擊特性計(jì)算模型研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2009.