关于高压输电线路雷电屏蔽性能探究

    李向阳

    摘 要：近年来，伴随着人们生活水平的显著提高，各种高压输电线路不断建立，然而，由于高压输电线路建立过程中没有做好防雷措施，也就间接地导致各种安全事故的发生。对此，相关人员一直对高压输电线路的雷电屏蔽性能进行研究，并取得显著成效。

    关键词：高压；输电线路；雷电屏蔽性能

    就目前而言，高压输电线路跳闸故障的发生主要是由雷击导致的，出现该现象的原因和防雷设计、模型等有着密切关系。本文通过对相关输电线路过程进行分析，并结合环境、地形等对雷电的影响，对高压输电线路雷电屏蔽性能进行研究，以便为其它高压输电线路的防雷设计提供可靠依据。

    1 高压输电线路雷电屏蔽模型

    雷电过程和空气放电过程基本一致，雷电导下过程中地面物体强度不断增强，一旦地面某一物体表面强度达到初始强度时，就会产生上行先导。一般情况下，输电线路中的导线都放置在避雷线下，毕竟这样可以受到一定的屏蔽作用，但是，避雷线和导线也会相应的产生上行先导。输电线路防止雷击的本质就是上下行先导的选择问题，如果上下行先导相遇并产生电量后，就说明避雷线起到了一定的屏蔽作用；如果下行先导与导线相遇并产生电后，就说明避雷线没有起到一定的屏蔽作用，如图一所示。

    图中hs为避雷线的高度，hc为导线的高度，α为线路的保护角，Rs为下行先导和避雷线之间的距离，Rc为下行先导和导线之间的距离，Hc为高度。

    （二）雷击后屏蔽失效和闪络率的判定

    由于高压输电线路遭受到雷击闪络后，没有相对明确的证明能够导致线路出现跳闸现象，因此，本文采用屏蔽失效和闪络率对其雷电屏蔽性能进行表示。其中，所谓的屏蔽失效率也就是当雷击过程中，避雷线没有起到一定的屏蔽作用，使导线受到严重损害，通常情况下都会以100Km的线路对雷击次数进行计算，也可以将其雷击失效率说成为绕击率；闪络率也就是指雷电的闪烁情况，一般指超过线路耐雷水平后的电流每年所击中的次数，也是以100Km对其进行计算，也可以将其定义为跳闸率。

    高压输电线路所产生的绕击率是在线路相对规定的范围内产生的，也就是在此规定范围内雷击所产生的电流很有可能绕过避雷线击打输电线。然而，在此范围外所产生的雷电流只能对避雷线或者是地面进行相应的击打，根本不会对输电线产生任何影响。借助相关方法对屏蔽率和闪络率进行计算程序的编制，可以通过对不同程度的雷击距离进行计算，并认真分析其先导的起始点，以便确定最后的击中位置，从而得到高压输电线路的屏蔽率和闪络率。实际计算过程中，下行先导会对其结果产生一定的影响，如果前进步长相对较大，就会导致结果出现不准确现象。反之，如果前进步长相对较小，不但会增加计算量，还会相应的增加计算时间，甚至还会出现由于计算量过大，计算机不愿接受这一运行的现象。因此，在这一情况下，经过相关人员的反复试验，在对计算程度进行编制的过程中，采用改变步长的方法来对步长值进行确定，先导下降初期步长取值为5m，当快接近输电线路时，可以将其改变为0.1m。

    2 高压输电线路雷电屏蔽性能

    （一）保护角的影响

    供电局工作人员都知道，避雷线和导线之间的保护角对于雷电的屏蔽有着非常大的影响，直流线路由于不需要对线路进行保护。因此，通常情况下都会相应的采用降低保护角的方法来降低雷击率。如果该保护角的角度不断增大，也就间接的说明屏蔽失效率也在增大，尤其是保护角对屏蔽所产生的作用越来越大时，更是会加大这一雷击率，严重时还会导致整个输电线路出现故障，影响到人们的正常用电。

    （二）地面倾角的影响

    根据输电线路的运行可以看出，地面倾角对屏蔽性能具有重要影响。经过上坡上的雷击率明显大于平坦地区的雷击率，即坡度越大，雷击率就会也大。造成这一现象的主要原因是：越是靠近坡路的输电线路，由于雷电中的下行先导距离地面的距离比较近，更容易满足雷击需求，因此，也就很容易产生雷击现象。所以，上坡对于雷击屏蔽作用的加强，也就间接的导致线路雷击效率的降低。当然处于平原地区，或者是下坡路的输电线路，情况正好与之相反。

    （三）雷击率和闪络率

    由于高压输电线路不需要对中相进行保护，因此，将保护角变负进行防雷保护是较为有效的方法。但是，由于两个输电线杆之间避雷线的距离相对较大，当被雷电击中后，雷电流正好面对导线，在这一现象，雷就会绕过避雷线而直接击打到导线上，发生绕击。高压输电线路在不同程度的倾角和保护角的保护下，两个避雷线之间最大的电流≤10.0KA，因此，也就不会发生所谓的闪络现象，所以，雷击后的闪络率为0。所以，可以适当的在防雷设计过程中，采用负保护角进行导线的保护，只有这样才能避免被雷击中后，两根线杆之间不会发生闪络。

    当然，上述关于高压输电线路雷电屏蔽性能所讲内容还不是很完善，这就需要研究学者在原有知识基础上进行认真专研，以便让更多供电局输电线路工作人员对其进行了解，在以后的工作过程中做到有据可依，进而促进该输电线路事业的进一步发展。

    3 结语

    综上所述，保护角对线路保护起到非常重要的作用，因此，在防雷方案设计过程中，要从改变保护角方面着手。并且，地形环境因素也对线路的雷电屏蔽有着重要影响。就目前而言，高压输电线路雷电屏蔽性能还不是很强，这就需要相关人员不断对其进行研究，从而更好地进行线路的防雷保护。

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