摘要 用擊距法和傳統經驗法分析雷電繞擊導線的可能性，結果表明雷擊輸電線路''>輸電線路桿塔頂部時，上導線最易遭雷電反擊。對DL/T620—1997規定的繞擊計算公式的使用、雷擊跳閘率及其有關參數的選取和計算方法提出了看法。

關鍵詞 輸電線路 雷擊 跳閘
0 前言   據統計，在我國高壓輸電線路總跳閘次數中，雷擊跳閘事故占40%～70%，威脅電網供電可靠性。本文就輸電線路防雷計算中的幾個問題作一探討。1 雷擊有避雷線桿塔頂部的耐雷水平'>耐雷水平   在同一桿塔上，高度不等橫擔上的導線對地平均高度h_ｃ、橫擔對地高度h_ａ及避雷線與導線間的幾何耦合系數k_０不同。一般三者變化趨勢相同，即使在同一高度的橫擔上，排列位置不同的導線k_０也不同，故不同位置導線耐雷水平不同。我國110～500 kV常用桿塔頂部雷擊時，塔上不同位置導線耐雷水平按文[1]式C17的計算結果
                 表1表明：當雷擊導線按三角形或垂直排列的桿塔頂部時，距避雷線最遠，耦合系數最小的下導線的耐雷水平最高；距避雷線最近，耦合系數最大的上導線，耐雷水平最低。上、下導線的耐雷水平相差最大者達14%左右，因而上導線最易遭雷電反擊。不同于過去“距避雷線最遠的導線，其耦合系數最小,一般較易發生反擊”的傳統觀點^[2]，而與國內外輸電線路的實際運行經驗一致^[3]，兩錦供電公司1997～1998年間的統計分析亦可證明。   可見，導線按非水平排列的輸電線路，雷擊桿塔頂部的耐雷水平計算時，應以其上導線的計算結果為準。2 繞擊   目前繞擊計算有擊距法和經驗法兩種。擊距法理論認為：雷云向地面發展過程中先導放電通道的頭部在到達被擊物體的閃擊距離(即擊距)之前，不確定擊中點，而是先到達哪個物體的擊距之內，即向該物體放電，先導對避雷線(桿塔)、導線、地面的擊距相等。據此，在輸電線路的避雷線及導線周圍空間可分為3個區域，構成圖1電氣幾何模型。圖中OC_ｍ直線以上是避雷線的捕雷面；OdAC_ｍ區域是導線的捕雷面；AC_ｍ曲線以下是地面的捕雷面。R_１、R_ｉ為相應于不同雷電流的擊距，根據布朗等人的研究,擊距R=7.1I_L^0.75，I_Ｌ為雷電流。且導線臨界擊距：                                  式中，h_ｇ為避雷線對地平均高度，m；α為保護角。
    R>R_ｍ則無雷擊導線，即繞擊率為0。常用桿塔線路的R_ｍ及相應的臨界雷電流I_ｍ計算結果見表1。   埃里克森引入吸引距離概念至上述模型得出吸引半徑： r=0.67h^0.6I_L^0.74，式中，h為結構物高度，m。并認為，當保護角α<某一值時，導線的捕雷面將被避雷線的捕雷面完全覆蓋，不再發生雷電繞擊導線，此α為臨界保護角α_ｍ。其計算式為： α_ｍ＝arctan(x/(h_ｇ－ｈ_ｃ）)。
式中，x=(r²_ｇ－（ｈ_ｇ－ｈ_ｃ）²）^0.5-r_ｃ，其中r_ｇ、ｒ_ｃ為I_Ｌ=繞擊耐雷水平時避雷線、導線的吸引半徑，m。常用桿塔線路的α_ｍ見表1。   由表1計算結果可知：   (1) 110～500 kV輸電線路的I_ｍ＜其繞擊耐雷水平，該雷電流即使繞擊于導線絕緣子也不閃絡；當雷電流≥繞擊耐雷水平時，因R>R_ｍ，不會發生繞擊。   (2) 220、500 kV輸電線路的實際α<α_ｍ，110 kV線路的α＝α_ｍ，110～500 kV輸電線路基本不發生繞擊。   我國目前繞擊導線用經驗法計算，按文[1]公式，與桿塔上計算結果相比，導線水平排列對邊線繞擊率平均降低～39%，非水平排列約降(41～63)%。對我國110～500 kV常用桿塔線路，經驗法計算^[4～5]110 kV、500 kV線路繞擊跳次數僅分別占總跳閘數2%和13%，所以兩種算法都不能說明線路雷擊跳閘主要是繞擊。
                                 3 雷擊跳閘率   中性點直接接地系統雷擊桿塔頂部或繞擊導線，只要I_Ｌ>相應的耐雷水平，絕緣子串閃絡后能建立穩定的工頻電弧，線路將跳閘。因此在計算雷擊跳閘率時，應該是在三相導線中取雷擊桿塔頂部時耐雷水平最低的相和保護角最大的相(因繞擊率最大)的組合，二者不一定是同一相導線。計算表明：除導線水平排列的輸電線路，二者的組合都是邊線外，導線非水平排列的輸電線路均不是同一相導線的組合。在導線三角排列時是上線與下線的組合。在導線垂直排列時，則是上線與上線組合或上線與中線組合。   中性點非直接接地系統雷擊輸電線路，一相閃絡時，工頻對地電流很小，線路不跳閘，當閃絡相向第二相反擊形成相間短路才能引起線路跳閘。因此，在計算雷擊跳閘率時自有其特點：由于第一相閃絡后即與桿塔連通，相當于一根避雷線，再向第二相反擊時由于耦合系數的增大，使第二相的耐雷水平有相當大的提高，而提高后的耐雷水平才是計算跳閘率時所需要的。如66 kV單避雷線、導線三角排列的輸電線路雷擊桿塔頂部時，上導線耐雷水平最低，先閃絡，使下導線的耐雷水平提高～25%；當雷繞擊避雷線對側下導線并引起閃絡，再向上導線反擊時，由于耦合系數增大，使上導線的耐雷水平提高～36%。   輸電線路實際運行的雷擊跳閘率與DL/T620—1997規定的雷擊跳閘率不能吻合，原因為：
   1) 目前，有關雷擊發生、發展過程的物理本質尚未完全掌握，因此，輸電線路防雷計算所依據的很多概念、假定都不一定十分正確和完善，與實際情況有一定的差異。   2) 雷擊現象是隨機事件，不同年份雷電活動的強度相差很大。雷擊跳閘率的計算值是當地平均年雷暴日數時的數值，如用某些年份發生的輸電線路雷擊跳閘情況比較就難以一致。   3) DL/T620-1997規定的跳閘率是在規定的標準狀況下的計算結果，而實際運行中發生雷擊跳閘的輸電線路與標準狀態肯定有差異。   4) 計算雷擊跳閘率時，主要參數選取、計算與實際情況不符，如：   a) 地面落雷密度γ如年均雷暴日數≠40的地區計算雷擊跳閘率時仍取γ＝0.07結果不符實際。   b) 一般高度輸電線路遭受雷擊面積的計算根據實驗，雷擊避雷線或導線及地面的概率P_ｉ曲線如圖2 。圖中，d、h_ｐ分別為雷電通道與避雷線或導線的水平距離和懸掛平均高度?？梢奷/h_ｐ≤1.5時，～100%；當d/h_ｐ≥5時，趨于0，而雷擊地面的概率則近100%；在d/h_ｐ＝0～5范圍內，雷擊避雷線或導線的總概率P_ｉ～60%。因此，線路的受雷寬度應為b+2×5h_ｐP_ｉ＝ｂ＋6ｈ_ｐ(ｂ為兩根避雷線之間的距離 ，m)，則100 km的輸電線路受雷面積為0.1(b+6h_ｐ)kｍ²，而目前我國采用面積為0.1(b+4h_ｐ)kｍ²。  c) 擊桿率等參數的取值與實際吻合程度的影響。
                            
4 結論   a 導線非水平排列的輸電線路，雷擊桿塔頂部時，耐雷水平最低的是距避雷線最近，耦合系數最大的上線，而非距避雷線最遠，耦合系數最小的下線。上線最易遭反擊。   b 根據繞擊率計算方法和雷電屏蔽理論，造成輸電線路跳閘的主要原因應是反擊。   c 計算輸電線路雷擊跳閘率時，應是雷擊桿塔頂部時耐雷水平最低相與繞擊率最高相(即保護角最大的相)的組合。   d 輸電線路受雷面積、擊桿率等的選取與計算方法等原因的影響，輸電線路雷擊跳閘率計算值與實際差別較大。參考文獻
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2 周澤存.高電壓技術.北京：水利電力出版社，19883 易輝.同桿雙回500 kV輸電線路防雷特性分析及改進措施.高電壓技術，1998，24(2)：524 王曉彬等.改進電氣幾何模型計算輸電線路繞擊率.高電壓技術，1998，24(1)：855 維列夏金等.俄羅斯超高壓和特高壓輸電線路防雷運行經驗分析.高電壓技術，1998，24(2)：766 東北電力設計院.電力工程高壓送電線路設計手冊.北京：水利電力出版社，1992