摘要：雷電活動是輸電線路雷害的主要成因。近年來隨著我國雷電定位精度的提高，傳統(tǒng)的輸電線路防雷計算理論亟需通過線路雷害統(tǒng)計數(shù)據(jù)的驗證。筆者結(jié)合國內(nèi)外輸電線路防雷標(biāo)準(zhǔn)，通過2012～2014年廣西自治區(qū)電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)與220kV輸電線路雷害數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，分析了線路雷擊跳閘率與關(guān)鍵雷電參數(shù)間的關(guān)系。并采用規(guī)程法計算了該地區(qū)典型220kV線路雷擊跳閘率，對比計算結(jié)果與統(tǒng)計值的偏差，說明各地區(qū)分別統(tǒng)計的地閃密度和雷電流幅值參數(shù)有助于減小線路雷擊跳閘率計算誤差。

　　關(guān)鍵詞：輸電線路防雷;雷擊跳閘率;規(guī)程法;地閃密度;雷電流幅值

　　0引言

　　輸電線路雷害是影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定的重要因素，而自然雷電活動是雷害的主要成因[1]。長期觀測數(shù)據(jù)表明，我國雷電活動的地域差異和年紀(jì)變化大[2]，因此如何考慮電網(wǎng)區(qū)域雷電參數(shù)的差異，成為近年來輸電線路防雷評估的研究熱點之一[3-4]。陳家宏等提出輸電線路的差異化防雷方法，指出線路走廊雷電參數(shù)和桿塔結(jié)構(gòu)對雷擊跳閘風(fēng)險具有較大影響。但由于雷電定位精度的限制，很難精確統(tǒng)計每基桿塔的雷電參數(shù)。并且針對電網(wǎng)而言，更關(guān)心整條線路的雷擊跳閘率。因此，筆者通過對廣西自治區(qū)電網(wǎng)不同區(qū)域的雷電參數(shù)統(tǒng)計和電網(wǎng)雷擊跳閘率計算，分析了雷電參數(shù)和220kV線路實際雷擊跳閘率的關(guān)系，并研究了雷電參數(shù)對雷擊跳閘率計算準(zhǔn)確性的影響。

　　電力論文范例： 通信電源設(shè)備的雷電過電壓防護(hù)探析

　　1線路雷擊跳閘率及雷電參數(shù)統(tǒng)計

　　1.1輸電線路雷擊跳閘率

　　我國南方雷電活動強(qiáng)烈的，雷雨季節(jié)輸電線路時常因遭受雷擊引起閃絡(luò)跳閘故障，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成沖擊。文中對2012～2014年我國廣西自治區(qū)電網(wǎng)14個地市供電公司的雷擊跳閘故障進(jìn)行了分類統(tǒng)計，得到每年220kV輸電線路[5]的雷擊跳閘率。

　　該省電網(wǎng)雷擊跳閘率的地域分布不均，其中防城港、欽州、梧州等供電公司的輸電線路雷擊跳閘率明顯高于其他地區(qū)。各地區(qū)線路雷擊跳閘率在不同年份的分布趨勢基本一致，但同一地區(qū)的年紀(jì)波動較大，如2014年百色和崇左兩個地區(qū)還出現(xiàn)了雷擊跳閘率為0的情況。說明線路雷擊跳閘率的地域性和隨機(jī)性均十分顯著。

　　1.2地閃密度

　　地閃密度指單位面積內(nèi)每年雷云對地閃電發(fā)生的次數(shù)，單位為次/平方千米/年，可通過雷電定位系統(tǒng)記錄的地閃坐標(biāo)和時間統(tǒng)計得出。地閃密度統(tǒng)計基于2012～2014年南方電網(wǎng)公司雷電定位系統(tǒng)的地閃首次回?fù)魯?shù)據(jù)，采用0.05°×0.05°的地理網(wǎng)格[6]，統(tǒng)計得到各地區(qū)的年均地閃密度值。廣西自治區(qū)各地市地閃密度分布差異顯著，但不同年份之間差別較小。其中防城港地區(qū)和欽州地區(qū)常年具有較大地閃密度，同時線路雷害也更嚴(yán)重，表明地閃密度與輸電線路雷擊跳閘率之間具有較強(qiáng)相關(guān)性。

　　1.3雷電流幅值

　　雷電流幅值概率指一定時間和區(qū)域內(nèi)，雷電流峰值絕對值出現(xiàn)的統(tǒng)計概率;雷電流幅值累積概率指雷電流幅值大于某值時的概率，均可通過雷電定位系統(tǒng)記錄的雷電流幅值統(tǒng)計得出。現(xiàn)有研究一致認(rèn)為，雷電流幅值概率遵循一定統(tǒng)計分布規(guī)律。我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DLT620-1997[7]依據(jù)我國新行線雷電流幅值測量結(jié)果，推薦我國大部分地區(qū)雷電流幅值的累積概率分布服從lgP=-I/88公式，山區(qū)雷電流幅值的雷擊概率分布服從lgP=-I/44公式。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50064-2014[8]推薦我國一般地區(qū)雷擊輸電線路桿塔雷電流幅值概率符合P(I0≥i0)=10-i088，與DLT標(biāo)準(zhǔn)一致。IEEEStd1410-2010標(biāo)準(zhǔn)[9]綜合世界各地的雷擊電流實測數(shù)據(jù)，認(rèn)為雷電流幅值概率服從對數(shù)正態(tài)分布，其雷電首次回?fù)綦娏鞣�值的累積概率分布服從P=1/[1+(I/31)2.6)]公式。國內(nèi)陳家宏[10-11]等學(xué)者使用電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)對雷電流幅值規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)采用IEEE推薦公式更精確，并指出我國雷電流幅值分布存在明顯地域差異[12]。

　　1.4雷電參數(shù)與跳閘率的相關(guān)性

　　根據(jù)線路雷擊跳閘率計算理論，地閃密度與相同電壓等級輸電線路雷擊跳閘率應(yīng)成正比關(guān)系，繪制廣西自治區(qū)各市地閃密度與220kV線路統(tǒng)計雷擊跳閘率的相關(guān)性，隨地閃密度的增大，線路雷擊跳閘率也存在一定上升趨勢。但數(shù)據(jù)分散、線性趨勢并不明顯，說明除地閃密度外，線路雷擊跳閘率同時還受其它因素的影響。根據(jù)現(xiàn)有雷擊線路跳閘理論，除地閃密度外，雷電流幅值對線路跳閘率也具有一定影響。使用雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可統(tǒng)計雷電流幅值累積概率分布公式P=[1+(I/a)b]-1中的a、b參數(shù)值。其中，參數(shù)a代表雷電流幅值大于a的概率為50%的取值，因此參數(shù)a也是雷電流幅值概率分布的中位數(shù)，a較大時出現(xiàn)大電流雷擊的概率也較高，對輸電線路的危害也較嚴(yán)重，與現(xiàn)有理論相符。

　　2線路雷擊跳閘率的估算

　　輸電線路雷擊跳閘率是衡量輸電線路防雷性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)。目前國內(nèi)外輸電線路雷電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，均給出了線路跳閘率計算公式。我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DLT620-1997推薦使用年均40個雷暴日計算線路雷擊跳閘率，不同地區(qū)的線路雷擊跳閘率與雷暴日呈正比。但I(xiàn)EEEStd1243-1997[15]和CIGREWG33.01-1991[16]標(biāo)準(zhǔn)均推薦采用地閃密度參數(shù)計算雷擊跳閘率，并提供了雷暴日與地閃密度間的換算公式。

　　目前，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50064-2014已推薦直接使用地閃密度計算線路雷擊跳閘率，與CIGRE和IEEE等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保持一致。近年來隨著雷電定位系統(tǒng)的普及，我國大部分地區(qū)可直接統(tǒng)計獲得地閃密度[17]和雷電流幅值等雷電參數(shù)，無需再使用雷暴日數(shù)[18-19]。文中使用規(guī)程法計算線路雷擊跳閘率，當(dāng)線路架設(shè)有避雷線時，應(yīng)分為繞擊和反擊兩種情況分別計算。

　　3結(jié)論

　　基于2011～2014年廣西自治區(qū)電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)和輸電線路雷害資料，統(tǒng)計了各區(qū)域電網(wǎng)線路雷擊跳閘率，并用各區(qū)域雷電流數(shù)據(jù)統(tǒng)計擬合得到適用于各區(qū)域的雷電流幅值累積概率分布。分析表明雷電參數(shù)與電網(wǎng)雷擊跳閘率具有一定相關(guān)性，其中地閃密度與線路雷擊跳閘率的正比例相關(guān)性顯著，與現(xiàn)有理論相符。雷電流幅值對線路雷擊跳閘率也具有一定影響。分別使用GB/T50064-2014推薦公式和IEEE推薦公式計算各區(qū)域的雷電流幅值累積概率和220kV線路雷擊跳閘率。

　　通過雷擊跳閘率計算結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)使用IEEE推薦公式擬合參數(shù)所得輸電線路雷擊跳閘率的計算值與統(tǒng)計值相比誤差更小，建議線路雷擊跳閘率計算采用IEEE推薦雷電流幅值分布公式。逐年統(tǒng)計數(shù)據(jù)和計算結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，雷電參數(shù)和電網(wǎng)雷擊跳閘率均具有較強(qiáng)隨機(jī)性，因此防雷評估中不僅應(yīng)考慮參數(shù)的差異性，還應(yīng)通過多年平均等方法減少隨機(jī)性對跳閘率計算結(jié)果的影響。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]羅日成，李穩(wěn)，陸毅，黃彪，胡宗宇.基于Hilbert-Huang變換的1000kV輸電線路雷電繞擊與反擊識別方法[J].電工技術(shù)學(xué)報，2015，30(3)：232-239.LUORicheng，LIWen，LUYi，HUANGBiao，HUZongyu.Identificationmethodofshieldingfailureandbackstrikingover-voltageof1000kVtransmissionlinebasedonHilbert-Huangtransform[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2015，30(3)：232-239.

　　[2]申東玄，楊仲江，劉健，等.雷擊輸電線路對并行10kV配電線路影響分析[J].高壓電器，2019，55(04)：211-216.SHENDongxuan，YANGZhongjiang，LIUJian，etal.A⁃nalysisofinfluenceoflightningstriketransmissionlineonparallel10kVdistributionline[J].HighVoltageAppara⁃tus，2019，55(04)：211-216.

　　[3]張穎，高亞棟，杜斌，施圍.輸電線路防雷計算中的新桿塔模型[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，2004，38(4)：365-368.

　　作者：黃良1，張英1，曾鵬1，熊澤豪2，李涵3