35kV架空線路作為中壓輸配電線路中的主體,具有覆蓋區(qū)域廣、網(wǎng)架結構復雜等特點,我國相關規(guī)程僅對35kV線路進線段作了架設避雷線的要求,導致其整體防雷能力較差,容易受到雷電侵害。
據(jù)統(tǒng)計,架空線路的雷害事故大概占整個電力系統(tǒng)全部雷害事故的70%~80%。特別是位于山區(qū)的架空線路,由于山區(qū)地形地貌及氣候環(huán)境的影響,土壤電阻率偏高,雷電活動更為活躍,雷擊導致的線路跳閘風險更高。因此,研究山區(qū)地形對架空線路雷擊特性的影響具有重要的實際意義。
目前,針對山區(qū)地形對輸電線路屏蔽特性的影響開展了較多研究,但現(xiàn)有研究主要以輸電線路為主,針對山區(qū)不同地形條件下架空線路的雷擊特性尚缺乏系統(tǒng)研究。
云南電網(wǎng)有限責任公司大理供電局、湖北省輸電線路工程技術研究中心(三峽大學)、三峽大學電氣與新能源學院的研究人員張文鋒、李志偉、張國建、林敢,在2022年第8期《電氣技術》上撰文,對大理山區(qū)線路的典型地形進行分析,建立考慮地形的改進電氣幾何模型,并利用ATP- EMTP搭建山區(qū)35kV架空線路雷擊過電壓計算模型,計算山脊、山坡、山谷及平原等典型地形下線路的直擊雷和感應雷跳閘率,獲得山區(qū)地形下架空線路雷擊跳閘率的變化規(guī)律。
圖1 大理35kV漾富線整體走向
團隊的研究結果表明:不同地形條件下架空線路的雷擊跳閘率差異較大,位于山脊的線路直擊雷跳閘率較大,其隨兩側的坡度減小而變小;而位于山谷的線路,感應雷跳閘率較大,其隨著坡度的增加而增大;山區(qū)線路的雷擊跳閘率相比平原地區(qū)高64%左右。
他們的詳細研究結論如下,可為山區(qū)架空線路的雷電防護提供參考。
1)架空線路的直擊雷跳閘率大小順序為:山脊線路>山坡線路>山谷線路。線路位于山脊處時,隨著坡度的變大,直擊雷跳閘率逐漸上升,相比于山區(qū)平地線路,其直擊雷跳閘率最大增幅約為18.37%,而處于山坡與山谷的線路直擊雷跳閘率則最大分別下降17.69%與53.74%。
2)架空線路的感應雷跳閘率大小順序為:山谷線路>山坡線路>山脊線路。線路位于山坡或山谷處時,感應雷跳閘率隨兩側的坡度增大而變大,最大增幅分別為5.49%和34.10%;線路位于山脊處時,隨著坡度的增加,感應雷跳閘率逐漸下降,最大降幅為14.45%。
3)架空線路的總雷擊跳閘率大小順序為:山谷線路>山坡線路>山脊線路。相比平原地區(qū),山區(qū)平地線路的總雷擊跳閘率增大了64%左右;線路位于山坡處時,總雷擊跳閘率幾乎不隨地形傾角發(fā)生變化;線路位于山谷和山脊時,隨著坡度的增加,總雷擊跳閘率分別上升與下降,最大增幅與降幅分別為7.91%與4.67%。
4)安裝避雷線能有效降低線路雷擊跳閘率,根據(jù)仿真計算結果,在平原地區(qū)與山區(qū)平地線路安裝避雷線后,其總雷擊跳閘率將分別下降77.87%與66.02%。
本文編自2022年第9期《電氣技術》,論文標題為“山區(qū)35kV架空線路雷擊特性仿真分析”,作者為張文鋒、李志偉 等,本課題得到云南電網(wǎng)有限責任公司科技項目的支持。