高压线路遭受雷击事故跳闸分析

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高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压送电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭雷击跳闸原因。
1、高压送电线路绕击成因分析
根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔，计算公式是：
式中 Pa——雷电绕击率
α——避雷线对边导线的保护角
h——杆塔高度（m）
山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一地区段的线路较其他线路更容易遭受雷击。
2、高压送电线路反击成因分析
雷击杆塔或避雷线时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。
　　雷击杆塔时塔顶电位迅速提高，其电位值为
Ut=i×Rd+L×di/dt　(1)
式中　i——雷电流（KA）；
　　Rd——冲击接地电阻（Ω）；
　　L——引下线的单位长度电感（μH/m）
di/dt——雷电流陡度（KA/μS）。
导线上的感应电位U1，在有避雷线时其电位值为
U1= （1-k）×hd×di/dt（当落雷处距相导线直线距离S<65m）
U1=25×i×hd×（1-k）/S（当落雷处距相导线直线距离S>65m）
式中 hd——相导线平均高度
K——导线与避雷线之间的耦合系数
　　当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时，将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1>U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响，则为Ut-（U1+Um）>U50。因此，线路的耐雷水平与3个重要因素有关，即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。
一般来说，线路的50%放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关，不加装避雷器时，提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻，在山区，降低接地电阻是非常困难的，这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。

王栋春

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