广东阳江地区500kV典型同塔双回杆塔防雷影响因素研究

摘要：雷击是造成输电线路跳闸的重要原因，广东阳江地区雷电活动频繁，对当地500 kV输电线路的安全运行构成了严重威胁。鉴于此，以高雷击跳闸率的典型同塔双回杆塔为例，研究其影响因素，以进一步提高阳江地区500 kV典型同塔双回杆塔防雷水平。

关键词：500 kV;同塔双回杆塔;防雷特性;跳闸率

0    引言

本文以阳江地区500 kV输电线路中雷击跳闸率较高的典型杆塔为例，依次从杆塔高度、接地电阻、绝缘子串长度、地线保护角等角度出发，研究了上述因素与输电线路杆塔反击跳闸率和绕击跳闸率之间的关系，进而为优化输电线路防雷特性提供参考。

1    研究方法及对象

1.1    研究方法

本文采用先导发展模型计算线路的绕击跳闸率，采用先导模型计算线路的反击跳闸率，用以较准确地研究各种因素对阳江地区500 kV输电线路防雷特性的实际影响效果[1-3]。研究过程中，依据广东省雷电定位系统近10年来的实际记录数据确定了计算阳江地区线路杆塔年平均落雷密度的参数，即4.112 5个/（km2·a）。以统计得到的平均年雷电流幅值累积概率分布曲线拟合表达式，作为线路杆塔所在区域的雷电流幅值累积概率分布曲线[4-5]。

1.2    研究对象

阳江地区目前管辖8回500 kV输电线路，其中500 kV蝶沧甲、乙线和西蝶甲、乙线主要为同塔双回结构杆塔，其余4条线路主要为单回结构杆塔。

2    典型同塔双回杆塔防雷特性影响因素

2.1    反击跳闸率的影响因素

首先，研究杆塔高度得到了图1结果，并得出杆塔结构的实际高度会直接影响其反击跳闸率的结论，即在杆塔高度降低时杆塔反击跳闸率会随之降低。

其次，研究接地电阻时得到了图2结果，并得出接地电阻大小会显著影响该杆塔反击跳闸率的结论，即当接地阻值增大时该杆塔的反击跳闸率会明显升高。

再者，研究绝缘子串长度得到了图3结果，并得出绝缘子串长度会显著影响杆塔反击跳闸率的结论，即当增加绝缘子串长度时，该杆塔的反击跳闸率反而会降低。

最后，研究地线保护角得到了图4结果，并得出地线保护角对杆塔反击跳闸率影响微弱的结论。若减小地线保护角，即增大负角度绝对值，虽然该杆塔反击跳闸率会上升，但变化幅值非常小，确切地说这与杆塔横档尺寸变化有关。

2.2    绕击跳闸率的影响因素

在分析杆塔高度与该杆塔绕击跳闸率之间的关系时发现，当降低杆塔结构高度时绕击跳闸率具有明显降低的特点，表明杆塔高度会显著影响其绕击跳闸率。

在分析接地电阻与该杆塔绕击跳闸率之间的关系时发现，无论增大还是减小接地电阻阻值，该杆塔绕击跳闸率几乎无变化，表明接地电阻大小对杆塔绕击跳闸率的影响可忽略不计。

在分析绝缘子串长度与该杆塔绕击跳闸率之间的关系时发现，随着绝缘子串长度的变化该杆塔绕击跳闸率的变化并无一定的规律性。经进一步研究后确定了原因：一是绝缘子串长度会对输电线路雷击闪络电压的阈值大小造成影响，二是通过影响导线挂点位置改变地线保护角度及其保护导线的效果。正是上述两点影响的共同作用，使得绝缘子串长度对杆塔绕击跳闸率的影响较为复杂，难以找出其中的规律。

在分析地线保护角与该杆塔绕击跳闸率之间的关系时发现，在一定范围内，随着地线保护角的减小，即负角度绝对值的增大，该杆塔绕击跳闸率降低幅度较为明显，但当其小于某一数值后，该杆塔的绕击跳闸率反而回升，表明地线保护角会显著影响杆塔的绕击跳闸率。

3    结论

本文在以阳江地区500 kV蝶沧甲、乙线48号同塔双回结构杆塔为例，研究500 kV输电线路防雷特性的影响因素的过程中，得到了如下结果：

（1）同塔双回杆塔结构高度变化会显著影响杆塔的反击跳闸率和绕击跳闸率，且其高度降低时，反击跳闸率和绕击跳闸率均随之降低。

（2）接地电阻会显著影响同塔双回杆塔的反击跳闸率，即当增大接地电阻时反击跳闸率会明显升高，但对绕击跳闸率几乎无影响。

（3）绝缘子串长度会显著影响同塔双回杆塔的反击跳闸率，即增加绝缘子串长度时反击跳闸率会降低，但对绕击跳闸率的影响无特定的规律。

（4）地线保护角对同塔双回杆塔的反击跳闸率影响十分微弱，但对绕击跳闸率具有一定的影响，不过变化与具体的数值范围有关。

基于以上结果，可针对阳江地区500 kV输电线路雷击闪络风险较高的杆塔进行防雷特性的合理改造，具体可从同塔双回杆塔结构高度、接地电阻大小、绝缘子串长度、地线保护角等方面着手，从实际情况出发，综合权衡确定最佳的改造方案。

[参考文献]

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[3] ERIKSSON A J.An improved electrogeometric model for transmission line shielding analysis[J].IEEE Transa-

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[4] Protection against lightning，Part 1：General principles：IEC 62305-1[S].

[5] DELLERA L，GARBAGNATI E. Lightning stroke simulation by means of the leader progression model.Part I：Description of the model and evaluation of exposure of free-standing structures[J].IEEE Transactions on Power Delivery，1990，5（4）：2009-2017.

收稿日期：2020-03-04

作者簡介：吴忠标（1970—），男，广东电白人，电气工程师，从事电力施工建设专业工作。