什么是雷电绕击对超高压及特高压输电线路的影响(雷电绕击过电压)

导语：什么是雷电绕击？对超高压及特高压输电线路有哪些影响？

雷电绕击是影响特高压线路运行可靠性的重要因素，如果能够减少绕击故障次数，可以显著提升特高压线路可靠性。

雷电绕击影响因素

①地面倾角

地面倾角对特高压线路的绕击特性有显著影响，山坡地形下地面对导线屏蔽作用减弱，导致绕击电流范围增加，同时杆塔更容易受到远距离大电流绕击。

特高压直流线路绕击跳闸率同样随地面倾角增加而增大。不同研究者对绕击概率最高的±800 kV正极性导线绕击闪络率进行了研究，结果如图所示。

不同地面倾角下±800kV正极性导线绕击闪络率

地面倾角为0°时，-8°保护角下线路绕击跳闸率几乎为0，而地面倾角达到20°时，即使-8°保护角下线路的绕击跳闸率仍不可忽视，需进一步降低保护角至-15°才能使绕击跳闸率接近0。

② 运行电压

直流特高压运行线路的绕击体现出显著的极性效应。自然界大部分地闪均为负极性，雷电负极性下行先导向导线接近时，正极性直流电压有助于导线表面上行先导的产生、发展，并抑制地线先导的发展，导致正极性线路表面产生的上行先导容易与雷电下行先导发生连接。

交流电压下交流特高压线路的绕击跳闸概率与工作电压相位有关，特高压ZMP2塔在不同相位下的绕击跳闸率，如图所示。

不同工作相位下交流特高压线路绕击跳闸率

图中90°、270°情况下导线电压为零，可知交流特高压线路在正半周工作电压下相应绕击闪络率与无工作电压时相比的增量部分，要比负半周工作电压下的绕击闪络率减少部分大得多，从而导致整体跳闸率的升高。

③ 塔型

杆塔上绝缘子排列方式、导线排列方式、保护角、高度对绕击跳闸率有影响，实际上绝缘子排列方式、导线排列方式主要也是通过保护角起作用。

1000kV特高压线路典型绝缘子、导线排列方式如下图，分别计算绕击跳闸率。结果显示相同杆塔高度、保护角下，绝缘子M型排列与3V型排列相比较，前者的绕击跳闸率比后者要小，M型和3V型各自的导线三角排列与水平排列相比时，三角排列的绕击闪络率比水平的要小。

1000kV特高压线路直线杆塔绝缘子及导线排列型式

杆塔本身的高度、保护角对绕击影响显著。塔型较高、保护角较大时，地面和地线屏蔽作用减弱，更容易遭受绕击。对于±800kV线路的ZV2塔，高度大于55m时，避雷线对正极性导线的保护作用显著下降。

大跨越等特殊地形下，杆塔高度的少许升高会引发绕击性能的显著变化，因此需要通过校核确保防绕击性能。

④ 保护角

架空地线是目前特高压线路最主要的防雷手段，保护角则是影响架空地线对导线的保护屏蔽性能的最主要因素。

对交流特高压线路而言，随保护角增大，杆塔雷击跳闸率将显著增加。采用负保护角或零保护角时，绕击跳闸率保持为0，保护角从5°增加至20°时，跳闸率迅速增加4倍以上。

特高压直流线路对保护角的要求更为严苛，保护角为0时小幅值雷电流绕击概率依然存在，需采用负保护角才能取得满意的防绕击性能。

不同保护角下交流特高压线路绕击跳闸率

⑤ 弧垂

由于地线、导线的弧垂分布不同，档距内不同位置的保护角会有微小变化，导致不同位置绕击特征的变化。避雷线弧垂大于导线弧垂时，导致档距中央保护角减小，线路档距中央绕击概率上升。

总结

①绕击是影响超、特高压线路可靠性的最重要因素。

②保护角越小，绕击越难以发生，直流线路往往需要采用负保护角。

③影响超、特高压线路绕击性能的主要参数有运行电压、保护角、地面倾角、塔型、弧垂。

④地面倾角越大，地面屏蔽作用减小，线路更易发生绕击。

⑤由于自然界负极性雷显著多于正极性雷，因此直流线路正极性线路更容易发生绕击跳闸。

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