超特高压输电线路杆塔击距系数的研究

马依努尔•太来提

摘要：近年来，随着社会的不断进步和经济水平的迅猛提升，我国的电力行业也在不断深化改革。在电力设施建设中，特高杆塔和高杆塔被广泛运用，然而，因为杆塔高度相对较高，所以，它很容易遭受雷电袭击，为此需要针对超特高压输电线路杆塔击距系数展开优化研究，旨在强化线路绕击耐雷性能，以保障电力设备的安全运行。

关键词：高压；输电线路；杆塔；击距系数

中图分类号：TM726.1；TM753文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）08－0005－02

1超特高压输电线路绕击耐雷性能

就目前情况来看，我国较多地区运用的输电线路的功率通常在500 kW以下，而雷电闪络是造成输电线路跳闸的主要因素。基于周围自然环境条件对其的制约，对相关数据进行研究之后可知，十年前，因为雷电闪击所导致的输电线路跳闸问题占全部电路跳闸事件的30%，现今输电线路的实际运行状态跟此类问题的产生有着直接、必然的联系。除此之外，一旦输电线路功率在500 kW以上时，造成跳闸问题的主要原因已经不是雷电绕击电塔时形成的反击，而是在雷电环绕后电塔被击中所致。这种状况跟业界公认的击距法和规程法有很大的不同，为此，需要针对超特高压输电线路绕击耐雷性能进行深入分析，研究超特高压输电线路杆塔击距系数，优化处理超特高压输电线路存在的跳闸问题，使其防雷性能更加健全、完善。

2构建超特高压输电线路杆塔雷电射击模型

在自然环境中，雷电的形成是从上到下的，所以，可以将其看成是垂直的。随着自然界中雷电的不断出现，导致地面电场势能逐步升高，然而，由于输电线路杆塔自身有避雷针的屏蔽作用，使得相应导线的势能表现不明显。针对杆塔的实际塔高和输电线路长度进行测量，得出电压的计算公式为：

U=2 247/｛hln（2h/a）+5.15－5.49lna｝hln（2h/a）.（1）

式（1）中：U——电压；

h——塔高；

通常情况下，只有输电线路功率高于500 kW时，式（1）中的U才是真正存在的，能够充分实现绕行价值。形成相应数据后，可合理设置一定的参数指标，而后运用计算机VC++自编程序完成对输电线路杆塔雷电绕击相关数据的合理计算，具体步骤是：①在程序中，输入有效的特超高压输电线路杆塔参数，其中，涵盖有杆塔高度和导线长度、雷击径向距离、通过公式计算得出的电压值U等参数内容。在此需要注意的是，将此公式插入到程序中，其可被当作是计算性语句。②结合导线长度计算出导线头部的合理电势，而后将该电势基于塔底和避雷线位置处形成的感应电势计算出来，产生循环语句，对应条件为最后一个阶段的BOOL型判断性语句。③将最后一步的BOOL语句当作是主体内容，进而设置相应的条件，即最后电场的电势发生的变化情况。由此可知，合理输入不同的输电线路杆塔，随着杆塔高度的增加，使先导对导线和避雷线对应设计的距离不断增加，但是先导对地面的射击距离不会发生任何变化，所以说，雷电对输电线路杆塔对应的射击距离处于下降的状态。结合实际输入的电流数据信息可知，不管电流发生何种变化，先导仅会对导线和地面的绕击距离催生变化。因此，电流的变化不会使雷电绕击距离发生变化。

针对仿真模型实施验证时，为了使分析过程更为便利，可以做如下假设：忽略导线的工作电位，暂时不考虑上行迎面先导的压降，不考虑下行雷电先导电荷外的其他所有电荷对空间电场的影响。在相应的计算进程中，需要合理、有效地择取下行先导每次前进的对应步长值。具体来说，如果步长过长，则会造成仿真结果失真；如果步长过短，则会催生较多计算量，延长计算时间，使其难以被接受。随着杆塔高度的增加，先导对导线、避雷线的击距都将增加，先导对地的击距会始终保持不变。基于相同的杆塔高度，先导对避雷线和导线的击距数值相对较为接近，随着输电线路杆塔高度的不断增加，相应的击距系数在不断减小，先导对地面和导线的击距会随着雷电电流幅值的逐步加大而增大，然而，相关击距系数却不会随着雷电电流幅值的变化而变化。

3实例简析

结合某500 kV高压输电线路实例，在改进后的EGM中有效引入击距系数，旨在针对该输电线路中杆塔所拥有的绕击耐雷性能展开合理研究。具体参数信息为，导线长度约为130 km，接地方式选用中性点直接接地，隶属于单回线路模式；选用的导线型号是4×LGJ-400/50，地线为钢芯铝绞线，JLB1A-80，年雷电日是66 d，绝缘子为LXY3-160（绝缘子高度是155 mm，爬距≥380 mm），28 片。在该输电线路运行、使用的三年时间里，接连发生2次雷击跳闸事件，与此同时，发生故障问题的输电线路杆塔所处区域对应地形为山区，地面有32°倾角。

在以上实例中，在输电线路杆塔绕击耐雷性能的实际计算过程中，相对于传统意义上的电气几何模型法和规程法，实例中选用的改进后的电气几何模型法所得到的结果更为贴切，而传统电气几何模型法和规程法计算所得结果相对于线路的实际运行状况而言较远一些。本文仿真模型推导计算出的线路跳闸状况跟实际的状况较为相似，而在实例中，导致输电线路杆塔出现跳闸问题的原因在于杆塔高度过高且地面倾角太大，为此，需要强化设施杆塔防雷措施，旨在起到良好的保护作用。

4结束语

综上所述，将电磁场理论作为关键基础内容，优化构建特超高压输电线路杆塔击距系数模型。通过对相应编程程序的合理应用，参考相关的仿真结果可知，随着输电线路杆塔高度的不断加大，先导对避雷线和导线的击距也会随之增加，然而其针对地的击距却未发生任何变化。基于相同的输电线路杆塔高度直线，先导对导线和先导对避雷线的相关击距数值较为接近，雷电电流幅值的变化会与先导对地面和导线的击距产生正比关系，其基本不会对相应的击距系数产生直接影响。

参考文献

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［2］刘昌平，何志强，黄忠培，等.超特高压输电线路杆塔击距系数的研究［G］//重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集.重庆：重庆市电机工程学会，2010.

［3］陈禾，陈维贤.超、特高压输电线路中潜供电流的电路分析和计算［J］.高电压技术，2010（10）.

〔编辑：白洁〕