多层次电网雷害风险评估体系研究.docx

多层次电网雷害风险评估体系研究赵 淳 1, 2，谷山强 1 多层次电网雷害风险评估体系研究 赵 淳 1, 2，谷山强 1，童雪芳 1，吴焯军 1, 2，卢泽军 1, 2，张思寒 1, 2 （1. 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北，武汉，430074； 2. 武汉大学电气工程学院，湖北，武汉，430072） 摘 要：电网雷害风险评价体系的建立可以帮助各级运行管理部门有效掌握电网防雷性能、明确电网防雷重点、 主动实施差异化防雷。但现有的防雷评估技术均以雷击跳闸率作为评价指标，且尚未建立完善的评估体系，据此 得到的评估结果无法细致反映电网实际雷害风险。本文提出建立基于差异化防雷技术的“电网→线路→杆塔段→ 杆塔”的全层级电网雷害风险评价体系。以雷击跳闸率为基础，综合雷击重合闸成功率、手动强送成功率、线路 运行时间、线路重要性等级、供电可靠性指标和设备损害性指标进行电网雷害风险评估，实现“电网→线路”的 评估，确定重点改造线路；依据各基杆塔雷害风险对整个线路区段防雷性能的影响程度不同，评估全线各个区段 的雷害风险等级，确定重点线路的易闪区段，实现“线路→杆塔段”的评估；采用差异化雷害风险评估技术实现 “杆塔段→杆塔”的评估，确定易闪区段中的易闪塔。本文采用该评估体系对典型 500kV 电网实施全层级雷害风 险评估，依次实现了电网、线路区段和杆塔雷害风险评估，确定了重点改造线路、区段和杆塔，进而绘制了电网 雷害风险分布图和线路雷害风险分布图，评估结果与实际运行经验吻合良好。电网雷害风险评价体系的提出和研 究，突破了以往仅以雷击跳闸率作为衡量雷害风险指标的片面和不足，对于推动电网雷电防护领域继续开展风险 评估研究具有重要作用，其评估结果能够为各级生产运行单位全面掌握电网防雷性能、主动实施差异化防雷服务。 关键词：电网；雷害风险评估；雷击跳闸率；易闪段；易闪塔；改进层次分析法 中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号： 虑雷击跳闸后对电网运行、输变电设备造成的一系 列损失进行综合评估，得到更加全面细致的评估结 果[8]。 针对线路易闪区段的评估目前主要有两种方 法：一种是采用计算得到的各基杆塔雷击跳闸率求 得各区段雷击跳闸率的算术平均值，通过各区段平 均雷击跳闸率值的大小来判断各区段雷害风险的 强弱[9]；另一种是基于雷电定位系统监测数据，通 过对输电线路走廊各区段雷电活动进行统计分析 研究，得到线路走廊各区段的地闪密度分布，通过 各区段地闪密度值的大小来得到输电线路中雷击 的薄弱段[10][11][12]。第一种方法采用的是简单的算术 平均法来获取各区段杆塔的平均雷击跳闸率，而在 算术平均的过程中有可能忽略个体的差异，容易受 到极端数值的影响，存在着一定的误差，不能准确 反映各区段杆塔的雷害风险强弱。第二种方法这种 方法仅考虑了线路走廊雷电活动特征，忽略了线路 结构及地形地貌特征等因素，获得的薄弱段为线路 中的易受雷击段，即易击段，而非易闪段，采用该 方法对地形条件和杆塔结构复杂的线路，无法有效 评估线路各区段的雷害风险。 目前输电线路杆塔雷害风险评估采用的一般 方法是计算线路中典型杆塔在典型地形地貌和传 统雷电参数下的雷击跳闸率[13]。由于计算时未考虑 各基杆塔的实际雷电活动特征、地形地貌特征、杆 塔结构特征和绝缘配置的影响，因此计算结果不能 真实反映杆塔的实际雷害风险水平。另外，由于没 有评估全线各基杆塔雷击闪络的相对风险，导致无 法确定线路中的易闪杆塔[14]。 0 引 言 近年来，随着电网的快速发展和强对流天气的 增多，雷害故障呈现出一些新的特点，雷击造成的 线路两相闪络、同塔双回线路同时闪络、同一输电 通道多回线路相继跳闸等严重故障明显增加，高电 压、长距离、大容量输电线路防雷工作面临新的课 题[1]。为此，需要根据输电线路在电网中的重要程 度和作用、线路走廊雷电活动强度、地形地貌及线 路结构等差异开展深入细致的防雷评估研究，建立 科学规范的电网雷害风险评价体系，依次确定防雷 改造的重点线路、重点区段和重点杆塔，以评估结 果指导各级生产管理部门进行有针对性的架空输 电线路防雷设计、建设、运行和改造工作[2][3]。 然而，针对电网雷害风险评估，目前一般采用 雷击跳闸率作为评价指标，认为跳闸率高的线路即 为雷害风险较高的线路。而根据电网运行经验，虽 然雷击引起的线路跳闸次数所占比例较高，但由于 重合成功率较高，导致所占非计划停运比例比所占 跳闸比例低[4]。这主要是因为雷击跳闸为电力系统 瞬时性故障，跳闸发生后自动重合闸若能可靠动 作，可以避免中断供电等永久性故障发生[5][6]。因 此，仅以雷击跳闸率作为衡量电网雷害风险的唯一 指标是不完全的，跳闸率的绝对数值并不能真实反 映各条线路的雷害风险水平，据