基于电场力决定先导选择性的不等击距电气几何模型.pdf

基于电场力决定先导选择性的不等击距电 气几何模型 王巨丰 陈智勇 广西大学 摘 要：输电线路防雷分析有规程法，击距法，以及后面衍生出来的不等击距电气几何模型，然而，所有模 型得出的结论都是——现有避雷线可以给输电线路足够的屏蔽保护，在现有设计水平下，输电线路绕击率很 低。然而，实际运行与很多模拟试验都表明：输电线路绕击率相当大，甚至大于 50%，比现有模型大很多。 本文将会在电气几何模型的基础上，根据雷电先导在导线、避雷线上感应电荷的差异导致的电场引力不同， 引入雷电先导在击中避雷线或导线具有选择性理论，从导线与避雷线对雷电先导的竞争吸引关系，总结出新 的不等击距比例，从而建立不等击距模型。本模型表明了现有计算模型得出来的10%以内的绕击率是错误的， 现有设计水平的绕击率远高于此。本模型能解释超高压输电线路绕击率偏大的原因——避雷线过细，以及探 讨在不大规模增加投资的前提下，减小输电线路绕击率的措施和办法——适当加粗避雷线，或者改变避雷线 模式。 关键词：输电线路防雷；电气几何模型；击距；绕击率 国内外线路运行经验表明，在高压输电 1 引言 线路的雷击跳闸事故中，由于避雷线屏蔽失 效而造成的雷电绕击事故占有相当大的比 目前，高压、超高压输电线路雷击跳闸 重，造成一定的损失。特别是山区线路和杆 事故相当严重。据电网故障分类统计，高压 塔较高的线路，绕击事故仍然是一个困扰高 线路运行的总跳闸次数中，由雷击引起的跳 压电网安全运行的重大威胁。按规程计算雷 闸次数占 40%~70%。随着全球气候变暖，夏 击跳闸中，反击跳闸率比绕击率大得多，反 季气温持续升高，大气中聚集了更多的能量， 击跳闸理论上占总数的80%～90%。但实际情 造成了强对流天气愈加频繁，强度愈加增大， 况是——雷击跳闸主要是绕击引起的，绕击 造成的雷暴灾害将会愈加严重。与此同时， 跳闸率根据南方电网必威体育精装版统计结果，高达 工业的发展对电能的需求使得高压、超高压 90%，恰恰与设计数据相反。 线路网越来越密，增大了输电线路的落雷面 架设线路避雷线是输电线路防雷四道防 积。两个因素叠加以后，输电线路遭受雷击 线中的第一道，也是最重要的防线，如果避 的几率极大增加，输电线路防雷研究的重要 雷线能够拦阻雷击，那么输电线路可靠性将 性不言而喻。 会极大提高，防雷成本将会降低。避雷线受 表1 广西雷害事故统计 到富兰克林避雷针尖端放电思想的影响，普 遍使用细的实心导线。在早期的线路中，由 年度 2002 2003 2004 每年平均 于输电量比较低，输电导线普遍较细，因此 雷害（起） 13 16 14 14