1_输电线路防雷保护的若干问题.docVIP

说明 本文在几年前发表，此次又作了补充。新增内容用粗黑字表述。 高压输电线路防雷保护的若干问题 中国电力科学研究院高压所 杜澍春 从输电工程伊始，架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题。随着设备和运行水平的不断提高，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故的或更多。因此，寻求更有效的线路防雷保护措施，一直是世界各国电力工作者内共同关注的课题。 本文从分析我国输电线路雷击跳闸经验和有关研究入手，重点讨论了线路雷击次数、雷电流幅值概率、线路常规防雷保护措施的效果以及近年来涌现的线路防雷用金属氧化物避雷器卓越的保护性能等有关问题，并对线路避雷器的应用提出了建议，供有关部门参考。 1 与线路雷电性能有关的参数和线路耐雷水平的计算方法 1.1 雷电流幅值累积概率分布 1979年我国标准[1]就线路防雷计算的基本参数——雷电流幅值累积概率分布给出了计算式。该式是基于我国各地实测的1205个雷电流数据整理出来的。该式为 (1) 式中 I —雷电流（kA）； PI—雷电流超过I的累积概率。 式（1）取代了1959年标准[2]沿用的前苏联公式 (2) 限于我国当时条件，绝大多数的雷电流数据是利用磁钢记录器由多塔电流相加而得，但各塔雷电流峰值并非在同一时刻出现，这就使得相加结果明显偏大。近年来，发表了一些文章，认为对此应加以修改。我国220kV新杭线经20多年的现场实测获得了非常宝贵的数据[3]。浙江省电力试验研究所在致原电力部电力科学研究院高压研究所的函中给出，由106个雷击塔顶的雷电流幅值测试数据推出的概率分布公式为 (3) 106个数据中的97个负极性雷电流幅值的累积概率分布公式为 (4) 两式相差不大，取整后1997年标准[10]采用以下公式作为我国雷电流幅值概率分布的计算公式： (5) 对除陕南以外的西北地区、内蒙古自治区的部分地区（这类地区的平均年雷暴日数一般在20及以下）的雷电流幅值的累积概率分布公式参照以前标准的处理方法：在式（5）的基础上，对等概率的雷电流值减半，即 (6) 图1给出了式（5）与国外发表的雷电流概率数据曲线。图中曲线3为ANDERSON-ERIKSSON的对数正态分布[5]，曲线2为IEEE《输电线路雷电性能工作组报告》推荐曲线[4]，曲线1为对应本文式（5）的曲线。由图可见，雷电流在50kA以下时与曲线2、3间的差异较大，但是当大于50kA时与国外数据曲线相当接近。由于我国数据直接取自线路杆塔塔顶上测雷专用小避雷针，因而数据是相当可信的。 近年来雷电定位系统(LLS)也获得了不少雷电流幅值的数据。这些结果如何校正、如何区分雷击线路或是雷击大地等，都是急待解决的问题。 1.2 地面落雷密度和线路收集雷击宽度 以前标准中的对地落雷密度（即每km2每个雷暴日D平均雷击地面的次数）取为0.015/km2·D[1]。近年来我国一些单位的雷电定位系统（LLS）的测量表明，多数情况下。在国外最小值为0.06，为我国的4倍。 实际上，值与年平均雷暴日数有关[6]。一般来说，若变大，则也随之变大。由于我国幅员辽阔，的变化很大，如西北格尔木的仅为0.3，而海南省的澄迈高达133。因此如果在标准中仍取用同一值是不妥当的。经过对我国35～220kV共9400km·a架空线路雷害事故统计得出的和之间的非线性关系[6]进行比较，本文认为采用国际大电网会议33委员会推荐的计算式较为合理。该计算式为 (7) 式中 为在年平均雷暴日为的条件下，每1km2大地1年的雷击次数。 表1示出了文[6]提出的与之间的关系。该文当时是按式（2）推算的。利用文[6]的原始数据按推荐式（5）作了新的推算，其结果一并列于表1。 将表中由推算的数据绘于图2，并将其与式（7）相比较可见，两者相当接近，因而，采用本文推荐的算式（7）是可行的。 表1 、和的关系 （日） 20 40 80 （次/km2·D） 0.061 0.073 0.097 （次/km2·a） 1.22 2.92 7.76 线路每年受雷击次数取决于和线路收集雷击的等值面积。等值面积取决于线路长度和线路收集雷击的等值宽度W。W一般可用下式描述： (8) 式中 b—避雷线间宽度（m）； —系数，一般取2～4； —避雷线平均高度(m)。 我国以前标准沿袭前苏联的规定，取b=0和=10。该值与模拟试验和直击雷保护的运行经验相比，似乎偏大。从原理及其与运行经验的对照关系考虑，本文推荐采用IEEE《输电线路雷电性能工作组报告》使用的线路收集雷击宽度公式[4]，即 (9) 表2为根据我国110kV平原单杆线路46