输电线路受雷电影响的失效概率研究

陈文强 张兆坤 刘元溥

当前随着我国电力建设的快速发展，高压输电线路的可靠性越来越受到人们的重视。输电线路大多都是在郊外进行施工，输电线路的分布较广，线路较长，很容易受到天气情况的影响，遭受雷电影响的情况也是相对比较多。本文将从输电线路受雷电影响的失效情况方面进行分析，对其概率模型进行研究。

输电线路;雷电影响;失效概率

我国当前社会经济的快速发展，用电需求量越来越大，电网规模也在不断扩大，电网的容量也在不断增加，电网结构也变得日益复杂，输电工程项目的施工越来越大，大多都会集中在野外，很容易受到恶劣天气的影响，天气对电网的影响频率也在不断提高。雷电天气在夏季是一种比较常见的气候现象，雷电击打的过程中会产生放电现象，对电网工程有着很大的影响，也会对输电线路的正常运行产生很大的不良影响。如果输电线路遇到雷击，很容易失效，也会影响到正常的供电需求，对电力的供应造成很大的影响。电网在受到雷电电流的侵入之后，会造成电网线路的短路和电气扰扰动等各种问题，严重影响到电网运行的安全性和稳定性，需要从电网线路被雷击的概率方面进行分析，建立一种基于雷电天气现象的模型，对雷电天气下输电线路的失效情况进行分析，然后采取相对应的措施。

在雷电天气，雷电会对输电线路周围产生磁场，当处于该种磁场环境时，输电线路连接的各种磁场设备都会有放电效应产生，如果输电线路受到雷电天气的影响比较大，将会直接导致电力系统不能正常运行。因为输电线路都是长时间暴露在室外的，是很难避免雷电天气的影响，为了能够有效避免输电线路在雷电天气下的正常运行，需要针对雷击的情况进行预测，对雷击的故障进行分析，对在雷电天气条件下，输电线路可能失效的概率，能够根据实际的情况做好防雷接地工作，充分保证防雷接地工作的有效设计。在正常的雷电天气环境下，需要及时做好对输电线路安全可靠性的分析和评估，通常采用的是蒙特卡洛抽样法对输电线路的状态进行抽样调查，确定在雷电天气的影响下，输电线路发生失效的概率。该种评估和计算的方式是将雷电天气下，输电线路可能发生的概率与雷电气象进行联系分析，建立相应的雷击概率分布模型，能够有效对输电线路发生故障的概率进行预测，分析失效的概率。

对故障进行分析的过程中，需要从雷电流幅值和落雷侧面距离两项参数方面进行分析，对输电线路可能跳闸的概率进行计算，在如果有n条输电线路发生了s次故障问题，通过查询气象参数中的雷电信息数量值，能够得出s次输电线路故障的雷电流幅值，然后再通过计算之后，得到平均数值。

通过雷达获取的相关参数进行计算分析，使用气象雷达可以探测出，雷达探测的数据信息都是一些基础性的数据信息。要对落雷的侧面距离进行分析，需要按照线路方程进行确定，通过勘测可以获得输电线路所在区域的网格经纬度信息，根据经纬度数据信息确定输电线路的坐标位置，然后对输电线路进行计算，针对落雷点侧面距离的极端，需要计算当处于雷电天气环境下，雷云所处的中心就是雷电实际放电的位置，当雷电实际放电的过程中，其与架空路线之间产生的侧面距离就可以计算出来。

一些过高压会对电气设备的绝缘有一定的破坏作用，地面建筑物和构筑物都很容易遭受雷电感应或会直接遭受到雷击，这种产生的过过高压被称为大气过高压，其能量主要来源于电力系统之外，也就是所谓的外部过高压，这种外部过高压对输电线路的影响是非常大的。雷电是雷云与地面物体之间的一种放电现象，也称为地闪，地闪会对输电线路有严重的威胁，当输电线路在遭受雷击之后，自身的绝缘体就会击穿，导致各相电之间发生短路，大部分的高压电网都是直接接地系统，在遭受雷击之后，线路会发生跳闸，严重影响到电网的正常运行。

对于高压输电线路的防雷工作，需要采取相应的措施将遭受到的自然灾害降到最低，有效确保供电的质量和安全。（1）避免导线遭受雷击，当前各构筑物采用的避雷方式是安装避雷针，也是工程实践中得出的重要措施，也是高压输电线路防雷的首选方法，很多地区由于受到地理环境条件的影响，可以通过在底线上安装侧向避雷针，能够有效保证导线不会受到雷击;（2）减少绝缘发生闪络，为了能够保证地雷线遭受到雷击发生闪络，需要充分提高高压输电线路自身的绝缘性能，通过降低杆塔地接电阻，能够有效提高耐雷水平，在山区地带如果接地电阻不能有效降低，就需要采用避雷针的方式，提高输电线路的稳定性。

雷电对高压输电线路的危害中有直击雷和绕击雷两种形式，通常220kV的高压输电线路的自身有着较高的绝缘水平，感应雷是不能对其造成危害的，对高压输电线路造成影响最大的就是直击雷。在对雷电的监测中开始应用到雷电定位系统，人们能够对高压输电线路的雷击故障有了更深的认识。

在对绕击雷的防止过程中，需要充分考虑到以下方面的问题：（1）耐雷水平远远高于实际雷电活动强度的接地设计，可以通过高空拦截的方式，保证不接入到接地体的绕击范围中;（2）为了防止反击和绕击接地体，需要降低雷电先导，对接地体闪击的高度进行准确定位，可以在其侧面安装接闪设备，或者在线路杆塔的侧面安装防绕击的防雷装置，能够有效屏蔽失效的雷电实施防绕击，地线上可以装设相应的避雷针，能够对反击雷有着很大的防范作用。（3）在杆塔之上安装适量的侧面接闪针，能够有效防范在进入杆塔后避雷线屏蔽失效区，在引发低空雷电问题之后，对避雷针存在的屏蔽不足问题进行弥补，同时还可以防止高空和高幅值先导对接地体造成的直击，这也是高层建筑防雷作业的关键之处。

安装放绕击避雷针的主要是将避雷针安装在线夹的下孔，装上平垫圈和套管等之后，在架空的地线上安装配套的护线条，将线安装在护线條的中间位置，防绕击避雷针的配套金具是塔头测针，针杆要上扬。

综上所述，高压输电线路的稳定运行关系到我国社会经济的稳定发展，对于高压输电线路的防雷设计，需要采用科学合理的方法人提高高压输电线路的防雷性能，提高线路的整体运行水平，确保高压输电线路的安全和稳定运行。

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