山区输电线路EGM绕击率的研究

输电线路雷电绕击计算方法分析摘要：现阶段，要想对输电线路的抗雷性能进行很好、准确的评估，可以通过采用规程法、电气几何模型和先导发展模型。

根据规定，线路旁路率的计算简单方便，适合工程；电气几何模型将雷电放电特性与线路的结构尺寸联系起来，这对于传统经验方法而言，有了重大进步；先导发展模型以更详细的方式考虑遇到上行链路和下行链路的发展的过程，并且对该过程进行初步的定量描述。

与雷击物理过程更加接近，是未来研究输电线路绕击的重要发展方向。

关键词：绕击；输电线路；规程法；电气几何模型；先导发展模型1.规程法目前，我国输电线路防雷设计的主要依据是过电压保护规定。

根据相关经验，旁击速率，即击中概率，以及防雷线对导体外导体的保护角度，塔的高度和沿线的地质条件可以根据近似公式[1]计算：（对平原线路）（对山区线路）式中，——绕击率，是指雷击线中规避的比例；——保护角（o）；——杆塔高度（m）。

从上面的公式可以看出，山脉的绕行率约为平原线的3倍，换言之就是保护角度增加了8倍。

设置为线路旁路跳闸速率，可通过以下公式计算：（flash/100km/a）式中，——每年每100公里线路的雷击次数（按照40天的雷电日）（1/100km/a）；——雷电流幅度超过防雷等级的概率；——建弧率。

2.电气几何模型（EGM）电气几何模型EGM（Electric Geometry Method）是一种几何分析的模型计算方法，是把线路的尺寸、结构等因素与雷电放电时的特点进行结合的方法。

这种计算模型的原理就是当雷云发展到地面的先导排放通道的头部到达被击中物体的临界击穿距离——在撞击距离之前，命中点未定义，并且它在首先到达的对象的范围内，即，放射到对象。

电气几何模型的突破是提出击球距离的概念，并通过击球距离描述每个导体和地面对闪电飞行员的闪电导向能力。

因此，可以根据传输线的几何参数计算不同部位对雷电的吸引概率，并且概率与几何结构参数直接相关。

当雷电流增加时，行程距离也增加，并且导线的闪电范围减小。

国家电力公司武汉高压研究所武汉 430074 0 前言我国在500 kV输变电工程设计方面做了大量的研究工作，取得了很大的成绩，但也有不足。

本文着重就500 kV输变电工程设计中的雷电过电压方面的问题提出一些看法。

1 500 kV变电所雷电侵入波保护 1.1 雷击点我国规程规定只计算离变电所2 km以外的远区雷击［1］，不考虑2 km以内的近区雷击。

而实际上对变电所内设备造成威胁的主要是近区雷击。

2 km以外的雷击，雷电波在较长距离传送过程中的衰减和波头变缓，在站内设备上形成的侵入波过电压较低，以它为考察的主要对象不合适。

这可能是沿袭中压系统和高压系统作法，认为进线段有避雷线或加强绝缘，不会因反击或绕击而进波。

实际上，进线段和非进线段并无本质差异，完全可能受雷击而形成入侵波。

在美国、西欧和日本以及CIGRE工作组，均以近区雷击作入变电所侵入波的重点考察对象。

我们所进行大量500 kV变电所侵入波的研究，也均是以近区雷击为主要研究对象，同时也考虑远区雷击。

大量研究表明，近区雷击的侵入波过电压一般均高于远区雷击的侵入波过电压。

有人认为雷击#1塔会在变电所形成最严重的侵入波过电压，以此为近区雷击。

这种想法在某些情况下可能是正确的，但在我国，大多数情况下不合适。

大量研究表明，#１塔和变电所的终端门型构架(也称#0塔)距离一般较近，雷击#1塔塔顶时，经地线由#0塔返回的负反射波很快返回#1塔，降低了#1塔顶电位，使侵入波过电压减小。

而#2、#3塔离#0塔较远，受负反射波的影响较小，过电压较高。

所以仅计算雷击#1塔侵入波过电压不全面。

进线段各塔的塔型、高度、绝缘子串放电电压、杆塔接地电阻不同，也造成雷击进线段各塔时的侵入波过电压的差异。

根据经验，一般为雷击#2或#3塔时的过电压较高。

建议我国现有规程对原以考虑2 km 以外的雷击改为主要考虑2 km 以内雷击，或者兼顾近区和远区雷击，以近区雷击为主。

1.2 雷电侵入波计算方法过去受条件限制，主要依靠防雷分析仪来确定侵入波过电压。

高压输电线路防雷研究报告一．概述输电线路在运行过程中承受工作电压、操作过电压或大气过电压时，都可能会发生绝缘闪络事故。

在超高压输电系统中，操作过电压已被限制在较低的水平（500kV 系统不超过 2.0p.u），不再是构成线路绝缘的控制因素。

另一方面，近几年来因治理污闪事故的调爬等措施使线路的绝缘水平得到提高，线路在工作电压作用下的可靠性也明显提高。

国内、外运行经验表明，大气过电压引起的绝缘闪络已成为线路故障的主要原因。

现将美国、日本和俄罗斯等几个国家的高压和超高压输电线路的雷击跳闸率摘录如表1.1。

统计表明，雷害引起的跳闸约占线路跳闸次数的50％。

为确保送电线路的安全稳定运行，建设坚强电网，国家电网公司对雷击跳闸率指标提出了更加严格的要求。

2005年 3 月国家电网公司颁布的《110(66)kV～500kV 架空输电线路运行规范》明确提出各电压等级线路的雷击跳闸率（归算到40 个雷暴日），应达到如下指标：造成输电线路雷击跳闸的主要原因是反击和绕击。

1.输电线路反击杆塔以及杆塔附近避雷线上落雷后，由于杆塔或接地引下线的电感和杆塔接地电阻上的压降，塔顶的电位可能达到使线路绝缘发生闪络的数值，造成杆塔雷击反击。

杆塔的接地电阻是影响雷击跳闸率的重要因素，计算表明：杆塔的接地电阻如增加10～20Ω，雷击跳闸率将会增加50%～100%。

为此，各网、省电力公司为提高供电可靠性，投入大量的人力和财力进行杆塔接地电阻的改造，使线路杆塔的接地电阻满足防雷设计的要求，保证了雷击跳闸率满足规程的要求。

2.输电线路绕击雷绕过避雷线的屏蔽，击于导线称为“绕击”。

由于影响发生绕击的因素比反击要复杂得多，人们对它感兴趣的程度和研究深度也较反击为多。

上一世纪的 60 年代初，美国的 E.R.Whitehead 、H.R.Armstorng 和 G .R.Brown 等人在前人完成的小模型模拟试验的基础上先后开展了绕击过程的理论研究，并取得了重要成果，完善和发展了分析输电线路屏蔽性能的电气几何模型（EGM ），被称为 Whitehead 理论。

云南电网输电线路防绕击技术研究及应用黄修乾，熊西林，杨学全（大理供电局，云南大理，671000）Yunnan Power Grid transmission lines around the hit anti-technology research andapplicationHuang Xiuqian,Xion Xilin,Yang Xuequan（DaLi Electric Power Supply Bureau, Yunnan dali, 671000）Abstract:This paper analyzes the Yunnan Power Grid in 2008 the case of transmission lines trip, pointing out that lightning is caused by the Yunnan Power Grid transmission line tripping the main reason for transmission through the mechanism of lines around the hit, the impact of transmission line shielding failure factors in conducting research Yunnan Power Grid Transmission line hit around the defense measures, introduced in anti-lightning strike around the application of the Yunnan Power Grid, through the application of anti-lightning strike around the analysis of the effect that overhead transmission lines in and around online to install anti-lightning strike can be effective in preventing accidents around the hit.Key words: Transmission line; prevention measures around the attack; Application Analysis摘要：本文分析了2008年云南电网输电线路跳闸的情况，指出绕击是引起云南电网输电线路跳闸的主要原因，通过对输电线路绕击的机理、影响输电线路绕击的因素进行研究，提出了云南电网输电线防绕击措施，介绍了防绕击避雷针在云南电网的应用情况，通过对防绕击避雷针应用效果的分析，表明在输电线路架空地线上安装防绕击避雷针可有效防止绕击事故。

架空输电线路雷电绕击与反击的识别摘要:电虽然中国的科技技术随着社会经济的不断发展，也取得了显著的成效，但是有的方面还存在许多需要改进的地方，对其要立刻进行解决，以免出现的问题给生产生活带来许多困难。

在生活当中很容易被忽略的地方就是高压输电线，因中国现在经济的发展速度，需要用电的地方很多，人们已经离不开电力。

但用电方面也有许多需要注意的地方，以免出现安全事故。

高压输电线是裸露在外界环境的线路，很容易被天气所影响，本文通过高压输电线的架空输电线路雷电绕击与反击的识别探讨，进一步分析防雷措施，并对其提出有关的防护方案。

关键词:绕击、反击;雷电入射角;暴露宽度;电气几何模型引言实际当中，雷击杆塔可以来自不同的方向，但是传统的EGM模型，仅仅将雷电流看为垂直向下，因此会产生较大的误差。

所以引入计及雷电入射角的改进电气几何模型，将雷电入射角扩大为［－π/2，ψmax］，并推出在不同入射角下的暴露宽度，进而得出绕击、反击。

计算了单回输电线路与双回输电线路的绕击、反击，并将其与传统方法进行对比。

1 双回输电线路暴露宽度的计算在防雷方法中最常用到的就是使用绝缘子，在高压输电线路上安置绝缘子，这种方法操作简单，而且成效比较明显，可以把雷击所造成的损害降到最低。

在进行安装绝缘子时要关注环境的变化，以及电荷所带来的影响，以免绝缘子失去效果。

绝缘子防雷的原理就是把导线支撑起来，以免电流出现回流的现象。

图1双回输电线路电气几何模型利用计算机编程进行计算，计算流程如图所示。

此方法还可适用于多回输电线路的计算。

图2计算流程图把接在地上的电极跟地下有关线路的设备相互连接在一起，这个指的就是接地装置。

在采用这个方法对高压输电线进行防雷时存在两种风险:①该装置在安装时需要电线杆跟土壤直接接触，长时间下就会出现电化学腐蚀的状况，从而对输电设备也产生一定的破损；②安装相关输电设备时工作人员要掌握，地下线路的深度以及长度，这些都会给安装之间的电阻产生一定的影响。

山区集电线路雷电绕击分析及应用刘承祥【期刊名称】《风能》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P68-71)【作者】刘承祥【作者单位】国华投资河北有限公司【正文语种】中文雷电活动是一种正常的大气放电现象，从大气放电的原理方面分析，山区的雷暴活动较平原地区一般会相差几倍；在山区，由于下垫面较为复杂，之间的热力状况差异也较大，容易产生空气对流，因而积雨云出现的几率较大。

而起伏的山峦又使得空气运动呈现一种非常不规则的紊流状态，并能影响到相当高的高度，容易生成雷电天气。

此外，不稳定的暖湿气流进入山区，受地形作用的抬升，也极易成为积雨云。

由于风电场自身系统的特点也导致在山区的风电场包括机组、集电线路都成为雷击放电的主要对象。

影响山区风电场放电的因素主要包括：雷击密度、风电机组装机密度、架空线路的等效截收面积，其中雷击密度的单位是：次/（km2·年），机组的装机密度是：台/km2，架空线路的等效截收面积采用作图法根据线路总长进行计算。

在我国电力系统中往往还采用一个年落雷密度的参数，年落雷密度=雷暴日×地面落雷密度，以往在没有更科学的观测手段时，人们用耳朵听来记录雷电活动强度，即雷暴日。

而计算跳闸率最终需要的是每年单位面积的落雷数，而不是雷暴日或落雷密度，这两个参数不能完全反映雷电活动强度，为了得到年落雷密度，人们根据观测，对两者的关系进行研究，得出了一些经验公式，如国际大电网会议1980年提出的（我电力行业标准采用了该公式）：在利用雷电定位系统进行观测后，完全只用年落雷密度即可。

目前风电场沿用线路的跳闸率作为评价生产指标，但35kV系统标准中没有关于风电场集电线路或山区集电线路的跳闸率标准，目前属于空白区间。

一、放电形式根据过电压形成的物理过程，雷电过电压可以分为三种：首先是直击雷过电压，是雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压；感应雷过电压（雷电脉冲侵入），是雷击线路附近大地，由于电磁感应在导线上产生的过电压。

500kV输电线路雷击事故的分析与防治摘要：电网出现故障的原因大多数是由于雷击所导致的，且这类故障在近年频繁发生。

据数据显示，架空输电线路由于遭受雷击从而导致的线路跳闸数量占总跳闸数量的五成至七成，特别是地处地形地貌驳杂且土质的电阻率较高的地区，在夏天雷雨频发的季节输电线路受到雷击从而导致电力事故的频率增加，电力系统无法正常运行，社会的正常用电不但不能保障，还会导致社会财产受到损失。

本文就雷击事故的判定、分析与防治作简单的阐述。

关键词：输电线路雷击事故分析防治前言：乐山500kV输电线路，所经地区主要为乐山市的马边、峨边、金口河、峨眉地区，该地区处于小凉山和金口大峡谷边缘，山峦起伏、地形剧变、峰高谷深，地质多为岩石，地理环境相当复杂，自然环境恶劣，线路设备大多处在高山大岭地区或雨雾环绕、年均雷爆日为40的中雷电地区。

500kV线路是国家电网大动脉，同时乐山又是四川电网水电送出中心，所以做好高压输电线路雷击事故的分析与防治工作，对于确保四川电网的安全稳定运行起着重要作用。

一、雷击事故的判定1、故障点查找及故障原因初步判定（1）发生线路跳闸后，根据两端变电站保护、故障故障录波、行波计算出故障点测距，以行波测距较为准确。

（2）以计算故障塔位为中心，大小号侧各延5至10基塔进行登塔检查并测量接地电阻，主要查看大小号通道有无树竹放电情况、绝缘子、金具有无灼烧痕迹。

（3）当发现绝缘子、金具有明显灼烧痕迹时，可初步判定为雷击跳闸。

如图1、图2图1 绝缘子灼烧痕迹2、线路耐雷水平计算（1）雷击地线、杆塔耐雷水平（反击耐雷水平）查阅资料得到绝缘子串长（米）Lx，杆塔全高H，导线弧垂f，导线高度h，通过表1计算出雷击地线、杆塔的耐雷水平I1 。

表1：雷击地线、杆塔的耐雷水平计算（2）雷击导线耐雷水平（绕击耐雷水平）查阅资料得到避雷线高度（米）hb，导线高度（米）hd，避雷线保护角 (度）θ，，绝缘子串长（米）Lx，估算山坡倾角（度）φ，通过表2计算出杆塔临界电流（KA）Isc与绕击耐雷水平（KA）I2表2：绕击分析（临界击距与临界电流，EGM法击距理论）3、雷击故障判定（1）提取雷电监测系统中线路跳闸前后5分钟时间段内、线路走廊2000米内数据。