輸電線路受雷電影響的失效概率研究

焦信庭

（國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司檢修分公司，內(nèi)蒙古 興安盟 137400）

引言

電力供應直接影響人們的生產(chǎn)生活，需提高供電穩(wěn)定性和安全性。高壓輸電線路由于所處的地理環(huán)境和自然環(huán)境比較容易遭受雷擊，造成的經(jīng)濟損失不可估量。

一、雷電天氣對輸電可靠性的影響

雷電會在輸電線路周圍產(chǎn)生磁場環(huán)境，在這種磁場環(huán)境下與輸電線路所連接的各種電氣設備都會產(chǎn)生放電效應，如果受到的影響較為嚴重將直接導致電力系統(tǒng)無法正常運行。輸電線路需要長時間處在室外環(huán)境進行運作，遭受雷電天氣無法避免，因此，要想確保輸電線路在雷電天氣環(huán)境下依然能夠處于穩(wěn)定狀態(tài)進行正常運行，就需要更加清楚地認識到如何采取有效措施進行雷擊故障預測，通過建立模型計算輸電線路在雷電天氣運行過程的失效概率，可以更加有效地做好防雷接地工作，保證防雷接地設計的科學性，以確保輸電線路在惡劣環(huán)境下仍然能夠安全穩(wěn)定供電。

二、線路在雷電天氣受到雷擊的概率預估

（一）有關雷達相關參數(shù)的獲取計算方式分析。通過使用氣象雷達進行探測可以得出，雷達資料屬于網(wǎng)格化基礎數(shù)據(jù)信息。

（二）有關落雷的側(cè)面距離計算方式分析。首先應進行線路方程的確定：通過勘測可以獲得輸電線路所在區(qū)域的網(wǎng)格經(jīng)緯度數(shù)據(jù)信息，并且根據(jù)其經(jīng)緯度信息進一步確定輸電線路的坐標位置信息，其中的兩個端點可以分別記錄為M1(x1,y1)與M2(x2,y2)，由此就可以得到輸電線路的直線方程式，可以描述為：ax＋by＋c＝0。落雷點側(cè)面距離的計算方式：假設在雷電天氣環(huán)境下，雷云的范圍中心為雷電實際放電位置，能夠計算出在雷電進行實際放電過程中，與架空輸電線路之間產(chǎn)生的側(cè)面距離，也就是點與線之間距離的計算方式。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡方式進行雷電流幅值的預測：根據(jù)所記錄的相關歷史數(shù)據(jù)，可以進行雷電流幅值、回波強度、回波頂高和垂直積累液態(tài)水含量之間的相關非線性數(shù)學模型建立：y＝f(x1,x2,x3)，通過對以上三個數(shù)據(jù)值進行計算，能夠反推出雷電流幅值的預測值數(shù)據(jù)。y代表雷電流幅值，x1代表回波強度數(shù)值，x2代表回波頂高數(shù)值，x3代表垂直積累的液態(tài)水含量數(shù)值。為了獲得公式當中各項信息，進行公式的具體表達與計算，可以通過使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡計算方式進行雷電流幅值、回波強度、回波頂高、垂直積累液態(tài)水含量之間的數(shù)學關系之間的計算。

三、輸電線路綜合防雷的具體措施

（一）線路走廊的選擇

線路走廊的選擇是從路線上避開雷電頻發(fā)的地區(qū)，需做好前期調(diào)研工作。根據(jù)當?shù)氐臍夂蚝妥匀画h(huán)境，選擇雷電較少的地區(qū)，還需結(jié)合相應的知識避開雷電頻發(fā)的場所。例如，水庫、山頂及半山區(qū)，不是靠近水，就是地勢較高，容易引雷。向陽坡下雨頻繁，容易引雷?？拷恿骱吹母咂禄蛘邨U塔接地電阻高的地區(qū)，容易引雷。橫跨水庫、河流、湖泊及地勢較高的平原地區(qū)等，四周較空曠，輸電線路架設較高，且靠近水域，容易引雷。

（二）架設避雷線

經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在平原地區(qū)架設避雷線效果顯著。避雷線和避雷針的原理是相同的，都是把雷電通過導線引入地下的避雷網(wǎng)，以減少其對輸電線路的危害。避雷線在雷電高發(fā)的山地、丘陵地區(qū)避雷效果不佳。山地不僅是多雷區(qū)也是易繞擊區(qū)。多山地區(qū)易出現(xiàn)繞擊失效和側(cè)擊失效的現(xiàn)象。為減少繞擊，需減少保護角。對于已建成的輸電鐵塔，已無法改變其保護角。對于正在建設或者準備建設的輸電鐵塔，可合理設計保護角，一般不宜超過20°，最大不能超過30°。

（三）降低桿塔的接地電阻

降低桿塔接地電阻的方法是放射法埋設鋼筋。但是該方法只適用于電阻率低、土壤條件好及石頭較少的平原地區(qū)。對于石頭較多、土壤較少及電阻率高的山地地區(qū)，可添加降阻劑來降低桿塔的接地電阻。降阻劑的組成成分有細石墨、膨潤土、固化劑、潤滑劑及導電水泥等。降阻劑是良好的導電體，可作用于接地體和土壤之間。一方面，降阻劑可與金屬接地體緊密接觸，形成較大的電流流通平面；另一反面，降阻劑可針對性地降低地區(qū)桿塔的接地電阻，降低雷電反擊跳閘率，提高輸電線路的耐雷水平。

（四）安裝線路型的避雷器

1.氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器也叫線路型避雷器，是最有效的一種防雷措施，可從根本上杜絕輸電線路跳閘。氧化鋅避雷器的原理是當雷擊桿塔或繞擊導線在絕緣子串兩端產(chǎn)生的過電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器首先動作，釋放雷電流，然后在工頻電壓下呈現(xiàn)高阻，工頻續(xù)流截斷，從而保護絕緣子串免于閃絡，開關并不跳閘。氧化鋅避雷器多安裝于雷電電擊事故頻發(fā)地區(qū)。但是氧化鋅避雷器的安裝建設成本較高，不適合大面積、大范圍地安裝建設。

2.線路型避雷器安裝原則

多安裝于山區(qū)一般山區(qū)都是雷電高發(fā)區(qū)，并且多有雷電繞擊導線發(fā)生輸電線路跳閘事故。由于一般山區(qū)桿塔的接地電阻較高，使用降阻劑和架設避雷線效果都不明顯，需安裝線路型避雷器。（2）考慮桿塔的接地電阻和相鄰桿塔檔距對于一些桿塔接地電阻較高的地區(qū)，應盡量改造桿塔檔距，以降低接地電阻。如果因為環(huán)境因素和其他因素無法進行改造，且雷電電擊事故頻發(fā)，可考慮安裝線路型避雷器。

四、結(jié)語

針對雷擊故障可能對輸電線路可靠性方面產(chǎn)生的影響進行分析，介紹了雷電天氣下，有效減少輸電線路失效概率的相關措施。