摘要：雷電活動是輸電線路雷害的主要成因。近年來隨著我國雷電定位精度的提高，傳統的輸電線路防雷計算理論亟需通過線路雷害統計數據的驗證。筆者結合國內外輸電線路防雷標準，通過2012～2014年廣西自治區電網雷電定位系統與220kV輸電線路雷害數據的統計，分析了線路雷擊跳閘率與關鍵雷電參數間的關系。并采用規程法計算了該地區典型220kV線路雷擊跳閘率，對比計算結果與統計值的偏差，說明各地區分別統計的地閃密度和雷電流幅值參數有助于減小線路雷擊跳閘率計算誤差。

　　關鍵詞：輸電線路防雷;雷擊跳閘率;規程法;地閃密度;雷電流幅值

　　0引言

　　輸電線路雷害是影響電網安全穩定的重要因素，而自然雷電活動是雷害的主要成因[1]。長期觀測數據表明，我國雷電活動的地域差異和年紀變化大[2]，因此如何考慮電網區域雷電參數的差異，成為近年來輸電線路防雷評估的研究熱點之一[3-4]。陳家宏等提出輸電線路的差異化防雷方法，指出線路走廊雷電參數和桿塔結構對雷擊跳閘風險具有較大影響。但由于雷電定位精度的限制，很難精確統計每基桿塔的雷電參數。并且針對電網而言，更關心整條線路的雷擊跳閘率。因此，筆者通過對廣西自治區電網不同區域的雷電參數統計和電網雷擊跳閘率計算，分析了雷電參數和220kV線路實際雷擊跳閘率的關系，并研究了雷電參數對雷擊跳閘率計算準確性的影響。

　　電力論文范例： 通信電源設備的雷電過電壓防護探析

　　1線路雷擊跳閘率及雷電參數統計

　　1.1輸電線路雷擊跳閘率

　　我國南方雷電活動強烈的，雷雨季節輸電線路時常因遭受雷擊引起閃絡跳閘故障，對電網的穩定運行造成沖擊。文中對2012～2014年我國廣西自治區電網14個地市供電公司的雷擊跳閘故障進行了分類統計，得到每年220kV輸電線路[5]的雷擊跳閘率。

　　該省電網雷擊跳閘率的地域分布不均，其中防城港、欽州、梧州等供電公司的輸電線路雷擊跳閘率明顯高于其他地區。各地區線路雷擊跳閘率在不同年份的分布趨勢基本一致，但同一地區的年紀波動較大，如2014年百色和崇左兩個地區還出現了雷擊跳閘率為0的情況。說明線路雷擊跳閘率的地域性和隨機性均十分顯著。

　　1.2地閃密度

　　地閃密度指單位面積內每年雷云對地閃電發生的次數，單位為次/平方千米/年，可通過雷電定位系統記錄的地閃坐標和時間統計得出。地閃密度統計基于2012～2014年南方電網公司雷電定位系統的地閃首次回擊數據，采用0.05°×0.05°的地理網格[6]，統計得到各地區的年均地閃密度值。廣西自治區各地市地閃密度分布差異顯著，但不同年份之間差別較小。其中防城港地區和欽州地區常年具有較大地閃密度，同時線路雷害也更嚴重，表明地閃密度與輸電線路雷擊跳閘率之間具有較強相關性。

　　1.3雷電流幅值

　　雷電流幅值概率指一定時間和區域內，雷電流峰值絕對值出現的統計概率;雷電流幅值累積概率指雷電流幅值大于某值時的概率，均可通過雷電定位系統記錄的雷電流幅值統計得出。現有研究一致認為，雷電流幅值概率遵循一定統計分布規律。我國電力行業標準DLT620-1997[7]依據我國新行線雷電流幅值測量結果，推薦我國大部分地區雷電流幅值的累積概率分布服從lgP=-I/88公式，山區雷電流幅值的雷擊概率分布服從lgP=-I/44公式。

　　國家標準GB/T50064-2014[8]推薦我國一般地區雷擊輸電線路桿塔雷電流幅值概率符合P(I0≥i0)=10-i088，與DLT標準一致。IEEEStd1410-2010標準[9]綜合世界各地的雷擊電流實測數據，認為雷電流幅值概率服從對數正態分布，其雷電首次回擊電流幅值的累積概率分布服從P=1/[1+(I/31)2.6)]公式。國內陳家宏[10-11]等學者使用電網雷電定位系統監測數據對雷電流幅值規律進行了研究，發現采用IEEE推薦公式更精確，并指出我國雷電流幅值分布存在明顯地域差異[12]。

　　1.4雷電參數與跳閘率的相關性

　　根據線路雷擊跳閘率計算理論，地閃密度與相同電壓等級輸電線路雷擊跳閘率應成正比關系，繪制廣西自治區各市地閃密度與220kV線路統計雷擊跳閘率的相關性，隨地閃密度的增大，線路雷擊跳閘率也存在一定上升趨勢。但數據分散、線性趨勢并不明顯，說明除地閃密度外，線路雷擊跳閘率同時還受其它因素的影響。根據現有雷擊線路跳閘理論，除地閃密度外，雷電流幅值對線路跳閘率也具有一定影響。使用雷電定位系統數據，可統計雷電流幅值累積概率分布公式P=[1+(I/a)b]-1中的a、b參數值。其中，參數a代表雷電流幅值大于a的概率為50%的取值，因此參數a也是雷電流幅值概率分布的中位數，a較大時出現大電流雷擊的概率也較高，對輸電線路的危害也較嚴重，與現有理論相符。

　　2線路雷擊跳閘率的估算

　　輸電線路雷擊跳閘率是衡量輸電線路防雷性能優劣的主要指標。目前國內外輸電線路雷電防護標準，均給出了線路跳閘率計算公式。我國電力行業標準DLT620-1997推薦使用年均40個雷暴日計算線路雷擊跳閘率，不同地區的線路雷擊跳閘率與雷暴日呈正比。但IEEEStd1243-1997[15]和CIGREWG33.01-1991[16]標準均推薦采用地閃密度參數計算雷擊跳閘率，并提供了雷暴日與地閃密度間的換算公式。

　　目前，國家標準GB/T50064-2014已推薦直接使用地閃密度計算線路雷擊跳閘率，與CIGRE和IEEE等相關標準保持一致。近年來隨著雷電定位系統的普及，我國大部分地區可直接統計獲得地閃密度[17]和雷電流幅值等雷電參數，無需再使用雷暴日數[18-19]。文中使用規程法計算線路雷擊跳閘率，當線路架設有避雷線時，應分為繞擊和反擊兩種情況分別計算。

　　3結論

　　基于2011～2014年廣西自治區電網雷電定位系統數據和輸電線路雷害資料，統計了各區域電網線路雷擊跳閘率，并用各區域雷電流數據統計擬合得到適用于各區域的雷電流幅值累積概率分布。分析表明雷電參數與電網雷擊跳閘率具有一定相關性，其中地閃密度與線路雷擊跳閘率的正比例相關性顯著，與現有理論相符。雷電流幅值對線路雷擊跳閘率也具有一定影響。分別使用GB/T50064-2014推薦公式和IEEE推薦公式計算各區域的雷電流幅值累積概率和220kV線路雷擊跳閘率。

　　通過雷擊跳閘率計算結果比較，發現使用IEEE推薦公式擬合參數所得輸電線路雷擊跳閘率的計算值與統計值相比誤差更小，建議線路雷擊跳閘率計算采用IEEE推薦雷電流幅值分布公式。逐年統計數據和計算結果對比發現，雷電參數和電網雷擊跳閘率均具有較強隨機性，因此防雷評估中不僅應考慮參數的差異性，還應通過多年平均等方法減少隨機性對跳閘率計算結果的影響。

　　參考文獻：

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　　作者：黃良1，張英1，曾鵬1，熊澤豪2，李涵3