输电线路雷电绕击评估方法分析及展望

输电线路雷电绕击评估方法分析及展望
摘要：雷电绕击造成输电线路跳闸的状况越来越多，严重的影响到了高压输
电变电系统的正常运行。

当前存在很多针对雷电绕击防护方法在受到了具体的计
算模型和对雷电的观测技术的制约以及对其中出现的各种参数分析不准确等方面
的因素和影响，造成了输电线路对雷电的防护性能不能实施有效的判断。

所以，
针对当前各种不同类型的雷电绕击发生时对输电线路的影响进行了相应分析，并
且针对性的提出了问题的解决方法，希望对我国的电力发展起到一定的推动作用。

关键词：雷电绕击；输电线路；评估方式；雷电参数；
引言
在特高压输电线路的众多危害中，雷击危害造成的影响最为严重，且无法预防，因此，加强特高压输电线路的抗雷能力就成为了当下电力企业的重要工作。

通过对避雷器以及接地体的优化，以便于特高压输电线路抗雷能力的优化，并以
此保障我国电力的输送质量。

一概述
电力系统是人民生活的关键保障，电力运输系统是保障电力系统稳定运行的
重点。

电力运输过程中最常见的就是因打雷而出现的系统跳闸或漏电现象，严重
影响电力系统的安全稳定运行，更严重时甚至会带来一系列安全事故危害人身安全。

因此，解决特高压输电线路雷击跳闸工作已成为特高压输电线路工程的重中
之重。

雷击对电力系统的影响主要分为直接接触和间接接触2种途径。

直接接触
是指电源系统直接被雷击中，那么雷电中的高压电流则会顺着电源系统流入电源线，电源线会因承受不了高压电流而被损坏;间接接触则是指雷电没有直接击中
电源系统或者是击中的是特高压输电线路附近的位置，被特高压输电线路中的感
应电弧感应到，然后推动高压电流向两侧转移直至流入变电站，从而损坏变电站
里面的设备。

通过上述分析可以推断出，雷击给架空特高压输电线路带来的供电
故障不在少数。

因此，相应的雷电防护措施必不可少，应该对雷电活动的强度和
发生的频率进行监测，根据监测的数据结果来调整和改善特高压输电工程系统的线路设置等。

针对不同地区的地形条件等来具体调整传输线路，还可以进行差分配置以保持传输线的稳定运行。

至于雷电活动频发、电力系统经常发生故障的地区，应加强杆塔和电线的防雷措施，以减少雷击造成的灾害，保证人民生活及公共财产的安全。

二、输电线路雷电绕击评估方法现状与问题分析
随着输电线路结构尺寸的增大，电气几何模型由于无法考虑雷云放电以及产生下行先导行进过程的分散性，其在超/特高压输电线路的雷电绕击评估中的计算结果误差较大，相比之下，先导发展模型更适用于超/特高压输电线路的绕击评估工作。

受限于当前长空气间隙放电研究的研究进展，先导发展模型中的众多参数与判据存在多样性以及争议性，且各参数与判据的准确性仍有较大欠缺，极大地限制了先导发展模型评估结果的精确度。

同时，先导发展模型工作量大、耗时长的特点也制约了其在实际工程中的应用。

2.1雷电参数
地闪密度和雷电流幅值概率分布是影响输电线路绕击评估结果准确性的重要参数。

早年，由于雷电监测技术的限制，这两个参数在一个较大区域内往往只能取同一平均值，并不能体现出不同地区雷电活动的差异性。

近年来，由于雷电定位系统等雷电监测技术的出现，使得雷电参数的监测能够更加精细化和精确化，在绕击评估中可以将输电线路走廊不同区段雷电参数差异化，进而更为准确地反映出输电线路各区段的绕击耐雷性能。

2.2地闪密度
地闪密度表征了某个城市或地区落雷的密集程度，其与绕击跳闸率成正比。

在早期，由于测量手段的限制，该参数往往使用经验公式根据雷电日进行估算，部分文献中使用的地闪密度估算公式见表，可知同一雷电日下使用不同公式估算出的地闪密度差异较大。

因此，绕击评估中若使用地闪密度经验公式，则依据不同的规程所得的绕击跳闸率差异较大，为绕击评估带来一些不确定因素。

此外，进行地闪密度估算时，由于雷电日的统计数据一般空间尺度较大，往往一个城市对应1个雷电日数据，以此估算得到的该城市内每一个区域地闪密度均相同，这种平均化后的值可以整体反映出该城市的雷电活动水平，但无法体现出该城市内
的雷电活动差异性。

对于输电线路防雷，可能存在某些杆塔附近地闪密度显著高于平均地闪密度的情况，这些区域是整条线路防雷的薄弱点，其雷电防护工作应着重加强；但如果评估中使用平均地闪密度，则这种薄弱点在绕击评估中较难被发现。

2.3雷电绕击模型
目前基于输电线路雷电绕击模型的评估方法主要有：规程法、电气几何模型法、先导模型法。

与电气几何模型相比，先导发展模型通过将雷击输电线路过程中的众多细节予以精细化考虑与处理，使其能够更准确地反映自然雷击过程，但正是由于对众多细节的精细化引入，使得先导发展模型更为复杂，且计算时的工作量与时间消耗更为巨大，极大地阻碍了先导发展模型的实际工程应用。

三、绕击模型验证方法分析
3.1试验验证
该验证方式在具体应用过程中，就是通过对一些雷电监测手段的合理应用，得到绕击模型中的过程观测值或部分参数，然后通过对实测值的合理应用，对绕击模型中涉及到的关键过程中或参数内容进行验证。

例如，曾有学者在进行上行先导模型研究时，为了对模型是否有效进行验证，利用人工引雷试验获取的平均电厂的具体情况，对模型的最终计算结果内容进行分析，考虑空间电荷情况对模型造成的影响，使结果与稳定电场相一致。

3.2运行统计数据验证
目前，绕击模型验证过程中最为常用的一种方法为直接绕击跳闸率进行评估模型验证。

建立绕击模型的一项重要目的就是对绕击跳闸率进行计算，因此该方法也得到了广泛应用。

例如，曾有学者在对电气几何模型进行改进时，利用CIGRE输电线线路跳闸完成相应的数据统计操作，最终完成了对电气结合模型是否合理的科学验证，最终确保最终分析结果的合理性。

四、输电线路雷电绕击评估方法的展望
尽管多年来国内外学者在该领域开展了大量的研究工作，但依然无法得到精细化的模型使其能够准确反映雷电绕击输电线路的物理过程。

然而鉴于超/特高压输电线路因遭受雷击导致的跳闸事故日益增多，超/特高压输电线路的雷电屏蔽问题严重制约了我国电网的安全稳定运行，继续深入开展雷电绕击输电线路评
估方法的研究工作具有重要意义。

本章根据当前该领域的研究热点以及相关工作
的最新进展，对输电线路雷电绕击评估方法的机遇进行了总结，并对未来发展趋
势做出展望。

随着长空气间隙放电试验与仿真研究的不断发展，能够对长空气间隙放电过
程中的各物理参量实现准确观察与测量，并利用仿真模拟加深对长空气间隙放电
微观过程的理解，结合自然雷电和人工引雷试验研究，通过试验与仿真方法的相
互配合，将相关研究成果应用于输电线路绕击评估方法中，可以得到更为精确的
评估模型。

此外，先导发展模型作为更适合超/特高压输电线路的绕击评估方法，许多学者曾提出由于该方法的工作量与时间消耗巨大，不利于实际工程应用，因
此如何缩小计算量与工作耗时也是其未来发展的一大趋势。

结束语
随着试验观测手段的进步、电场测量技术的发展、试验条件的改善以及数值
算法和计算机仿真技术的日益成熟，先前研究中受到的一些约束和瓶颈问题已经
可以得到解决，一旦研究工作取得进展，将直接推动输电线路雷电绕击评估方法
的进一步发展。

现有的众多雷电绕击评估方法受计算模型和雷电观测手段的限制，以及各种关键性参数与判据的不确定性等因素的影响，无法满足对输电线路雷电
屏蔽性能分析准确性的需求。

参考文献：
[1]任毅.分析输电线路雷电绕击评估方法[J].通讯世界，2017(23).
[2]杨庆.输电线路雷电绕击评估方法分析及展望[J].高电压技术，2015(08).。