雷电故障（共4篇）
雷电故障 篇1
1 雷击种类与特征分析
雷击是对输电线路安全运行产生影响较大的一种自然现象，通常主要以雷电绕击、雷电直击和雷电反击三种类型为主要表现。雷击产生的雷电流的大小（强度）与地理位置、地质条件、季节和气象等许多因素有关，一般平原地区比山地雷电流大，正闪击比负闪击大等。由于雷电直击避雷线档距中间部位所产生的电位较低，绝缘子串两端所产生的电位也较低，所以反击几率较小。但如果直击塔杆顶部会促进塔身对地面产生高电位，绝缘子串两端也会产生高电位，因而发生闪络现象。雷电本身绕击导线发生的几率很低，但是如果直击或者绕击塔杆顶部则极其容易发生跳闸现象。如果是山地地区的塔杆，受地形、坡度及土壤土质影响，发生绕击的几率相对平原来说要较高一些。如果存在山谷风，雷云在移动过程中也有可能会对导线造成直击或绕击，从而造成雷击故障，因此，在海拔相对较高、地形较为特殊的地区，雷电容易直接击中塔杆顶部或者避雷线，产生反击现象。在使用避雷线进行防护时，通常避雷线保护角度越小，发生雷击几率越小，反之则会变大，在保护角相同时，悬挂高度也与绕击的发生几率成正比。
2 雷击障碍表现
雷电直击、反击或者绕击发生之后，将会对输电线路的供电安全产生严重影响，一般其表现主要如下：绕击多造成单相故障，多相故障则多由直击造成；三角排列的上方导线及水平排列的中线故障大部分是由反击造成，偶尔也会发生边相导线绕击现象，但是发生绕击跳闸的几率较小；绕击可能会造成导线上排夹线部位产生烧灼痕迹；直击和反击则可能造成塔杆出现闪络现象，使输电线路档距中间部位出现导线间雷电放电现象。
3 110kV输电线路防雷保护措施
据统计，近几年由于雷击发生的线路跳闸比例高达50%左右，所以，加强防雷保护工作实践，更好的完善防护对策，对于确保110kV输电线路的正常运行具有重要意义。雷电防护措施主要包括直击雷防护、侧击雷防护、感应雷防护三大部分，并采用接闪、分流、屏蔽、均压、等电位、接地等技术措施，全面进行防护工作。防雷保护工作的实施，要从分考虑多方因素，比如地形、地质、地貌、海拔、土壤性质以及接地电阻等，结合实际情况设计防雷保护方案，提升其科学性与全面性。
直击雷防护要根据地形、塔杆的高度、结构等采取直击雷防护措施，包括接闪装置（避雷针、带、网）、引下线和接地装置三大部分。雷击发生时，50%的雷电流将沿接闪将通过引下通路直接泄放入地，50%的雷电流将沿着进出设备的管线泄放，这两种无论是哪种都会对设备和人员的安全造成负面影响，因此，在设计防护方案时必须重视雷电波侵入与雷击电磁脉冲防护。这两种防护措施的关键在于安装电涌保护器。安装电涌保护器的目的是为了限制电压，确保其维持在相对安全的水平，因此需要实施三级防护措施，一级是将电流泄放入地，二级是在一级的基础之上对线路残压实施进一步压制，三级是保护输电线路和重要供电设备，每一级防护的目的都是压制电压，确保其始终维持在安全水平之内，从而降低雷击危害，同时还具备一定的吸收非雷击导致的操作过电压的作用，对于保护输电线路来说具有积极意义。
在强化线路维护时，要根据地形、地貌以及当地的季节变化合理设计线路走廊，确保互相之间具有充足的安全间隙，尤其是架设难度高、跨越大、雷击多的区域，要合理设计方案，进行反复验证以确保安全。在验收工程时，要严格按照验收标准进行把关，包括接地体的埋设深度、射线长度、接地电阻值以及线路走向等，加强检验，严格把关，确保工程质量的同时以最优防雷保护为标准。现在许多输电线路的塔杆工程在实施时都采用了卫星定位系统设计，并且配合雷电定位系统能够对地区周边雷电的发生情况进行预判，这对于提前做好预防措施有着极为重要的参考意义，但是此类系统目前应用受限较多，仍需加强研究，不断进步。一般来说，接地电阻与耐雷水平呈反比，因此，必须根据各地土壤性质和电阻率把控塔杆的接地电阻水平，提升耐雷水平。如果电阻值出现异常，则必须尽快安排人员进行整改，做好定期测量接地电阻值，降低意外情况的影响。
输电线路的耐雷水平和绝缘能力也是保证其提升其抵抗雷击能力的重要参考因数。影响线路绝缘能力的关键在于绝缘子，因此，绝缘子的选用和管理必须科学、严格且定期强化，在检验时把好质量关，运行时做好管理监督，杜绝质量存在问题的绝缘子挂网运行。对于已投入运行或老化的绝缘子，除了要定期实施对零、低值绝缘子的检测外，还要定期进行更换，保证其对线路运行的绝缘作用。除此之外，对于发生雷击较为频繁的地区要采取相应强化措施，比如酌情增加绝缘子等。事实证明，这种方式能够有效提升输电线路的绝缘能力和耐雷水平，降低跳闸事故的发生率。现在使用较为广泛的绝缘子为合成绝缘子，这种合成品强度高，重量轻，维护方便，防污性能强，有着很好的应用空间，但是由于在多雷区应用极易发生跳闸故障，因而仍旧亟待加强研究，以扩大应用空间，更好的发挥其优势性能。
安装线路避雷器和避雷线（架空线路）也是降低雷击危害的重要措施。避雷线路其虽然应用成本较高，但是对于雷电发生较为频繁的区域有着很好的避雷效果，它与绝缘子合用，能够降低串联间隙放电，确保闪络和跳闸事故的发生，减少停电现象，在日常应用中有着很好的效果，因此，广大输电线路运行管理单位必须根据使用地段情况进行全面考虑，以最小的投入实现最大的防雷保护效益。避雷线作为送电线路最基本的防雷措施之一，在防雷方面具有以下功能：防止雷直击导线；雷击塔顶时对雷电流有分流作用，减少流入杆塔的雷电流，使塔顶电位降低；对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时塔头绝缘上的电压；对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。避雷线的存在主要是针对导线进行保护，分流雷电流，发挥对导线良好的屏蔽效果，以免出现雷电直击现象，所以也是日常防雷保护中的主要措施。其他还有诸如安装自动重合闸装置，检验电线路保护角以及确保良好接地等保护对策。
总之，110kV输电线路的防雷保护对策除了要结合线路所在地形进行综合分析之外，还要根据防雷需求选择合适的方式与手段进行防护，以最合理的经济投入获得最大的防雷优势，保护输电线路的安全，确保供电系统的正常运行。
摘要：近些年, 110kV输电线路雷电故障的发生率不断升高, 一方面与设备陈旧, 需进行更新换代有关, 另一方面也是由于防雷保护工作力度有待加强。本文主要针对110kV输电线路雷电故障及保护对策进行分析, 仅供参考。
关键词：110kV输电线路,雷电故障,防雷保护,措施
参考文献
[1]敬亮兵.池州110kV输电线路防雷技术研究[D].长沙:长沙理工大学, 2009.
雷电故障 篇2
雷击是造成线路跳闸故障的主要原因,架空线路故障一半以上是雷击引起的,35kV输电线路的防雷保护一直是一个难题。晋城市属于干旱、暴雨、洪涝、冰雹、雷电等气象灾害重发、多发地区。资料显示,近几年雷害频繁程度呈增强趋势,造成晋城电网近年来雷击闪络也逐渐上升。因此,在气候变化异常和电网快速发展情况下,加强防雷设施的改造工作,提高输变电设备的防雷水平,显得十分必要。
1 故障描述
2013年7月10日晋城某煤矸石电厂35kV线路在雷雨天开关跳闸,线路差动保护动作。根据故障波形分析认为应是塔线遭雷击所致,经实地巡检发现28号塔悬式绝缘子击穿,在更换绝缘子之后一次送电成功,能正常运行。故障波形图见图1。
2 故障分析
根据过电压形成的物理过程,雷电过电压可以分为反击和绕击。反击是雷击线路杆塔或避雷线时,雷电流通过雷击点阻抗使该点对地电位大大升高,当雷击点与导线之间的电位差超过绝缘的冲击放电电压时,会对导线发生闪络,使导线出现过电压;绕击是雷电直接击中导线(无避雷线时)或绕过避雷线(屏蔽失效)击于导线,直接在导线上引起过电压。
35kV的输电线路属于电压等级低的高压线,规范规定线路只在进出线1.5km范围内设避雷线(或地线)、高压穿墙套管等设备,而其它输电地区则没有避雷线、高压负荷开关等设备。由于防护等级要求偏低,还往往造成杆塔接地电阻也不符合要求。而在山区,由于山体多为岩石,土壤电阻率高,线路耐雷水平更低,不能很好地泄放雷电到地下去,所以,易感应到雷电或者雷电直接接闪在输电线路上。山区雷电频度高更进一步加剧雷击故障的发生。
雷击发生时,绝缘子被击穿还有一种原因.在夏季,往往是先打雷,再下雨。这时候,线路和杆塔之间是绝缘的,绝缘子被击穿,实际上是“干雷”通过绝缘子向杆塔放电的现象,因为杆塔是接地的。而“湿雷”,则较少出现这种情况,因为绝缘子、杆塔都被雨淋湿了,雷电易击穿潮湿的空气直接向杆塔放电。
根据了解的资料可知,输电线路雷击跳闸还具有如下特点:雷电活动具有一定规律性,发生绝缘子闪络的杆塔相对集中明显;输电线路遭受雷击概率,与杆塔的高度并不密切,而与所处的地形、位置直接相关。
根据雷击的特点和规律,分析本次故障的原因可知存在如下问题:
1)事故点处于山区雷电多发地区。
2)线路防护等级低,线路上无避雷线。
3)塔上没有装设避雷设施。
4)土壤电阻率高,线路耐雷水平更低,不能很好地泄放雷电到地下。
3 避雷措施
随着社会经济的高速发展和人们生活水平的提高,对供电可靠性的要求越来越高。为了防止雷电波对电气设备的侵害,保证电网的安全运行,必须对电网采取有效的防雷保护措施,更好的提高电网供电可靠性。
3.1 避雷线
避雷线是架空线路防雷保护最有效的措施,不但可以防止雷电直击导线,同时还可以减小流经杆塔的雷电流,从而起到分流作用,降低塔顶电位;通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压;对导线的屏蔽作用可以降低导线上的感应过电压。
Gb50061-2010规定,35kV架空电力线路,进出段宜架设地线,加挂地线长度一般宜为1-1.5km。对于规范的保护距离规定必须正确理解,这是一般规定而非强制性规定。建设35kV架空电力线路时应结合当地已有线路的运行经验,地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况综合考虑,一般雷暴日超过40d的多雷地区,进出线段应达3km或更长一些。
对于重要的线路也可全线架设避雷线。经测算线路全线架设避雷线后,单位造价将在原有的基础上增加8%左右,增加的投资并不多。防雷保护的核心思想是尽可能地提高线路的耐雷水平,减少雷击跳闸率,保障电网安全运行,而不是以降低投资为目的。
为防止雷电绕击线路,对于雷区活动频繁的线路地段还应架设耦合地线,保证线路的正常运行。
对于跨河流、山谷的高山地区或某些易雷击区,架设避雷线受杆塔高度限制时,可采用架设耦合地线,同样可以增加与导线间的耦合作用,增加对雷电流的分流,降低地电协减少反击的可能性。
3.2 避雷设施
对于已经投运的35kV线路,线路杆塔结构已经定型,线路耐雷水平已经确定,全线加装避雷线可能性较小,同时由于山区土壤电阻率较高,降低接地电阻到合格水平又极其困难。在此情况下,对于某些易击区加装避雷设施是最有效的防雷措施。
常用的避雷器有杆塔用避雷针、线路避雷器等。杆塔用加装避雷针,可将雷击过电压引入大地,减少发生反击的概率,同时能切断工频续流,使电弧尽快熄灭,是一种既经济又见效快的方法;线路避雷器在美国、日本较为通用。将线路避雷器安装在输电线路的易击区,遭受雷击时,雷电流的分流将发生变化,一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔,一部分经塔体入地,当雷电流超过一定值后,避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线,传播到相临杆塔。但线路避雷器投资较大。
3.3 提高线路绝缘水平
提高线路的绝缘耐压水平也是减少雷击故障的手段之一,在已经建成的输电线路上增加绝缘水平相对比较困难,而且投资较高。提高线路绝缘水平的主要途径有:
1)在保证导线对地安全距离和对杆塔各部件空气间隙的条件下,增加绝缘子片数以增加线路的绝缘。
2)对于雷电易击区域,适当增大规范规定的线间距离提高线路本身的绝缘水平。
3)改用V字型绝缘子串增加耐压。
3.4 接地电阻
从塔顶电位公式:
可知塔顶电位与接地电阻关系很大。因此降低杆塔接地电阻,对于降低塔顶电位减少对导线反击很有好处。特别是山区、丘陵电阻率高,更需要做好接地电阻处理工作。
降低线路杆塔的接地电阻的方法有:增加接地极的埋深和数量;外引接地线到四周的池塘河流中,装设水下接地网;换用电阻率较低的土壤;在接地极四周施加降阻剂等办法。对于山顶上且高土壤电阻率无避雷线的杆塔和横担实施接地,并采用连续伸长接地体将每基杆塔的接地装置连接起来的措施。
4 结语
为了保障电网的安全运行,减少雷击故障率,建设电网时不能僵化地理解设计规范,尤其是非强制性条款,更不能简单照搬。必须结合电网的重要性、地理位置和区域环境等因素进行综合考虑并进行经济比较而设计防雷措施。已建成的电网,可对雷电多发地段针对性地采取治理措施。
摘要：雷击是造成线路跳闸停电事故的主要原因,雷击故障已严重影响了电网的安全运行,结合绝缘子雷电击穿故障对35kV输电线路的雷电事故现状进行了分析,并对提高线路防雷的措施等进行了探讨研究。
关键词：输电线路,绝缘子,雷击,避雷
参考文献
[1]单剑敏,林天钊,张晓彬.35kV线路的防雷措施分析[J].城市建设理论研究,2012(19):10-12.
[2]燕翔珲.35kV线路防雷措施及工程应用分析[J].机电信息,2013(9):8-9.
雷电与中小型电厂的雷电防护 篇3
关键词：雷电,中小型电厂,雷电预防
一、雷电的产生、特征、种类及危害
1、雷电产生
雷电是一种大气放电现象, 产生于积雨云中, 积雨云在形成过程中, 某些云团带正电荷, 某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应, 使地面或建 (构) 筑物表面产生异性电荷, 当电荷积聚到一定程度时, 不同电荷云团之间, 或云团与大地之间的电场强度可以击穿空气 (一般为25-30 kV/cm) , 开始游离放电, 我们称之为“先导放电”。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的, 当到达地面吋 (地面上的建筑物, 架空输电线等) , 便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里, 会出现很大的雷电流, 并随之发生强烈的闪电和巨响, 这就形成了雷电。雷电一般伴有阵雨, 有时还会出现局部的大风、冰雹等强对流天气。
2、雷电的特征
雷电活动从季节来讲以夏季最活跃, 冬季最少:从地区分布来讲是赤道附近最活跃, 随纬度升高而减少, 极地最少。评价某一地区雷电活动的强弱, 通常是用“雷电日”, 即以一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣来表示该地区的雷电活动强弱, 雷电日的天数越多, 表示该地区雷电活动越强, 反之则越弱。
3、雷电的种类及危害
雷击有极大的破坏力, 其破坏作用是综合的, 包括电性质、热性质和机械性质的破坏。根据雷电产生和危害特点的不同, 雷电可分为以下四种:
(1) 直击雷
直击雷是云层与地面凸出物之间放电形成的。直击雷可在瞬间击伤击毙人畜。巨大的雷电流流入地下, 令在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压, 可能直接导致接触电压或跨步电压的触电事故。
(2) 球形雷
球形雷是一种球形, 发红光或极亮白光的火球。球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入室内, 极其危险。
(3) 雷电感应
雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。静电感应是由于雷云接近地面, 在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。在雷云与其他部位放电后, 凸出物顶部的电荷失去束缚, 以雷电波形式, 沿突出物极快地传播。电磁感应是由于雷击后, 巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压, 造成对人体的二次放电, 从而损坏电气设备。
(4) 雷电侵入波
雷电冲击波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘, 使高压窜入低压, 造成严重的触电事故。
二、中小型电厂的雷电预防
1、电力系统的防护
(1) 避雷针
中小型电厂广泛使用独立避雷针, 装于电厂烟囱上的避雷针高度可达120米, 其结构由三部份组成:最上部分叫受电端, 中间是导电线, 下部份是接地体。当积雨云接近避雷针时, 它会感应出大量的异性电荷, 通过导电线和受电端向空中放电, 并与积雨云中的电荷中和减弱积雨云的电场强度, 达到防雷目的。如受电端果是直击雷, 避雷针可以把雷电流引入大地, 从而起到保护作用。避雷针的保护范围按滚球法计算。
(2) 避雷器
为了防护感应雷对供电线路, 传输电缆及架空天线的破坏, 可以在线路上安装碳化硅阀型避雷器或金属氧化物 (如氧化锌) 避雷器。阀型避雷器上端接在架空线路上, 下端接地。正常时避雷器对地保持绝缘状态;当雷电冲击波到来时, 避雷器被击穿, 将雷电引入大地, 冲击波过后, 避雷器自动恢复绝缘状态。氧化锌避雷器是具有良好保护性能的避雷器。利用氧化锌良好的非线性伏安特性, 使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小 (微安或毫安级) ;当过电压作用时, 电阻急剧下降, 泄放过电压的能量, 达到保护的效果。
(3) 金属屏蔽
继电保护线路和控制回路多用电缆的金属屏蔽层进行保护, 将金属屏蔽两端接地, 或将绝缘电线、塑料电缆穿入铁管, 将铁管两端接地, 用以防护感应雷和侵入波。
2、建筑物的防护
中小型电厂一般可采用直击雷防护装置对建筑物进行防护。直击雷防护装置由接闪部分、引下线和接地装置组成, 有避雷针、避雷带、避雷网和避雷线等类型。沿屋脊、屋檐敷设的金属导体 (避雷带) 或网格状导体 (避雷网) , 或高出屋面竖立的金属棒以及金属屋面和金属构件等, 统称为接闪装置或接闪器。连接接闪装置与接地装置的金属导体称为防雷引下线 (简称引下线) 。为将接闪器雷电流扩散到大地中而埋设在土壤中的金属导体 (接地极) 和连接线总称为接地装置。利用建筑物屋顶的金属构件和建筑物内部的钢筋组成一个整体的大网笼称为笼式避雷网。它具有良好的分流、均压和屏蔽作用, 是保护性能最好的防雷方式。
雷电灾害是造成电力供应中断的主要自然灾害之一。热电厂的高大烟囱、冷却塔、露天的大中型变电设备、金属油罐及管道等构筑物较易遭受直接雷击, 而与电厂连接的多条架空电力电缆更容易将广袤的大地上发生的雷击形成的线路雷击过电压引入厂区电力设施。发电厂担负着为社会提供电力供应的重要任务, 因此, 加强对电厂系统的雷电灾害研究, 提出高效合理的防护对策, 减少雷击造成的损失, 保证电力供应安全, 是我们电力人应负的神圣职责。
参考文献
雷电故障 篇4
雷电定位系统是采用雷电电磁场遥测技术, 实现对雷击故障点的定位和雷电流计算, 记录并实时显示探测区域发生的地闪雷电的时间、位置、强度等参数, 是一个全自动、全天候、实时动态的监测系统, 获取的数据具有重要的工程与研究应用价值, 是研究雷电参数的基础。本研究对于雷电定位系统获取的基础数据, 通过采用最新定位模型 (PAM05) 及雷电流100km归一化修正模型进行数据重算, 在解决历年雷电定位系统测量数据的一致性问题基础上, 重新建立了统一的基础分析数据库, 并利用新开发的“雷电参数统计分析系统”进行基础数据的统计分析。
2 雷电参数的选择
根据雷电遥测原理及雷电定位系统测量数据, 选择地面落雷密度、雷电日、雷电流幅值概率分布三个参数作为研究对象。根据传统意义上的雷电日判定标准, 对被统计区域按适当的等面积划分, 即采用网格法来统一所研究的雷电参数。 研究工作的空间分布即按照行政区域、线路走向沿线区域、线路杆塔中心外延区域等不同研究对象而分别划分。采用年地闪密度来描述雷电活动的分布情况, 并将雷电等级按地闪密度从低到高的五个雷区依次记为一级、二级、三级、四级、五级雷区, 等级的划分根据自然分割法原则进行。
3 雷电参数分析在线路中的应用
3.1 云南省各行政区地闪密度分析
地闪密度反映了雷云对地放电的频繁程度和激烈程度, 2005年～2007年中, 各年的地闪密度分布具有一定的相似性, 滇东的地闪活动强于滇西。2006年与其他两年的雷电活动规律相差略大, 中部和东部广大地区地闪密度都较大, 相对来说是一个雷电活动大年。从三年平均年的地闪密度空间分布来看, 地闪密度最大的值主要集中在滇东的昭通地区北部, 曲靖地区, 昆明南部, 楚雄南部、西北部, 丽江地区东部, 红河的北部、西南部, 思茅地区中东部, 版纳地区中部。滇西地区地闪密度多小于2.0次/ (km2·a) , 西北端地闪密度极弱, 部分原因是由于此处探测效率相对较低引起。
从全省来看, 云南省2005年～2007年各年的地闪密度分别为1.4次/ (km2·a) 、2.4次/ (km2·a) 、1.9次/ (km2·a) , 三年平均地闪密度值为1.9次/ (km2·a) 。处于滇西的迪庆藏族自治州地闪密度最小, 仅为次0.24/ (km2·年) , 雷电活动最弱, 处于滇东的曲靖地区地闪密度最强, 达到3.42次/ (km2·年) 。从西到东的各行政区地闪密度大致上逐渐增大。
3.2 雷电流幅值累积概率曲线分析
云南省2005年～2007年全部地闪数据得到的雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式为:
undefined
式 (1) 中:参数“30.7”反映了曲线的中值电流, 即幅值大于30.7kA的概率为50%;参数“2.5”反映了曲线的“陡度”, 此值越大, 表明曲线越“陡”。
上述拟合曲线表达式采用的是与IEEE工作组推荐的累积概率表达式一致的形式, 与国内电力行业规程推荐的一次线性回归方程的形式不同。
图1示出了各类型曲线的差异, 并指出对理论计算的线路雷击跳闸率影响情况。
注:曲线4—统计累积概率与规程推荐累积概率之差
从图1可见, 在曲线特征上, 实际统计的累积概率曲线与IEEE工作组推荐的累积概率曲线几乎相同, 与规程推荐曲线差别较大, 特别是小电流区域, 规程推荐的曲线下降迅速些。
规程法推荐的雷电流幅值累积概率曲线与实际统计的曲线存在交叉情况, 交点处所对应的电流幅值约为36kA。大于36kA时规程推荐累积概率大于统计累积概率;小于36kA时, 与之相反。两条曲线的最大差别达到20% (见图1中的曲线4) 。在现今的超高压线路中, 雷击事故主要是绕击, 用规程法计算出来的绕击跳闸率明显偏小, 部分原因就是由于规程法推荐的幅值概率曲线中小电流的概率偏低所致, 这里统计出来的幅值概率曲线也确实反映出了规程法存在的这个问题。
各行政区2005年～2007年雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式为undefined, 可以看到东部各行政区由于探测站布置问题, 探测到的小电流稍少, 小电流所占的概率偏小, 曲线更平缓。
3.3 各行政区雷电日统计分析
雷电日是防雷工程设计和验算中使用频率最高的一个雷电参数。雷电日的统计采用网格法, 即将选定区域进行等面积划分, 形成一系列连续的面积近似相等的虚拟网格, 以各个网格为统计单元, 统计方法与气象观测站统计雷暴日的方法一致:每个网格中每天只要出现一次雷电, 记为一个网格雷电日;网格按小时划分时, 记为网格雷电时。统计每个网格的单位年度内的网格雷电日、网格雷电时, 即为通常意义上所说的网格雷电日、网格雷电时。将选定区域各网格的年网格雷电日、年网格雷电时取平均值, 记出该区域整体的年平均雷电日、年平均雷电时。研究表明, 当网格大小取为0.2°×0.2°时, 统计得到的雷电日与气象部门得到雷电日有着较好的可比性和一致性, 因此, 本文采用0.2°×0.2°网格研究云南雷电日。
0.2°×0.2°网格描述了云南省2005～2007年三年平均年网格雷电日分布情况, 云南省雷电天数最多的地方主要出现在云南南部西双版纳, 曲靖、丽江地区东部, 多超过70天, 西部和东北昭通地区、东南文山地区雷电天数相对较低, 主要在40～60天范围内, 西北部有雷天数最少, 在40天以下。云南省2005～2007年三年平均年有雷天数平均值为57天, 有雷天数≥60天的面积占到47.6%。
3.4 在输电线路中的应用
1) 雷电参数在输电线路雷击故障相关性分析中的应用:
雷区密度图的预期作用就是指导线路防雷和规划新建线路走向, 据此可以反向考虑, 研究已经发生的雷击事故位置与各级雷区的相关性, 用以验证雷击密度区域划分的合理性。
云南电网雷击故障频繁, 以云南电网110kV及以上线路2005年～2007年同一时刻多级杆塔出现雷击故障情况下的故障塔为对象进行统计, 共有83次雷击故障。将这些点标注在云南省2005年～2007年三年平均地闪密度空间分布图中, 见图2, 其中黑点部位为故障塔位置。可直观看出地闪密度与雷击故障存在正相关性。
以云南省2005～2007年的线路故障情况数据和雷电定位系统得到的雷电参数为基础, 可以看到110kV鲁兴线线路故障情况和雷电参数的相关性。
采用“线路走廊网格分析法”, 将鲁兴线1km半径线路走廊沿径向等距离划分, 划分距离取2km, 分析各线路走廊分段内的地闪密度及雷电日分布情况, 见图3、图4。通过比较雷电参数分布图与线路故障情况, 可以清晰说明二者的相关性如何。
2) 线路走廊及杆塔雷电参数统计分析:
对输电线路易受雷击段、易受雷击杆塔、易闪段的掌握, 可直接指导输电线路的雷电防护工程, 使雷电防护措施配置更有针对性, 从而提高其技术经济水平。
分析线路走廊的易受雷击段, 采用“线路走廊网格分析法”:将线路走廊沿径向划分成多个小段, 以各个小段为对象统计其雷电参数, 分析比较各个小段间的雷电活动情况、雷电参数特征。易受雷击段的分析主要通过线路走廊沿线地闪密度的分布确定, 地闪密度相对较大的杆塔段即为易受雷击段。
实际上为了更细致的分析沿线某些易受雷击的杆塔, 可以每个或部分杆塔为中心, 分析距其一定距离范围内的雷电活动情况, 比较多个杆塔附近的雷电参数特征, 通过分析比较得到相对容易遭受雷击的杆塔。
4 结束语
基于云南省雷电定位系统2005～2007年三年探测数据的重新计算、统计及分析, 有关云南省雷电活动大致上有以下特征:
1) 滇东地闪密度大于滇西, 地闪密度最大的值主要集中在滇东的昭通地区北部, 曲靖地区, 昆明南部, 楚雄南部、西北部, 丽江地区东部, 红河的北部、西南部, 思茅地区中东部, 版纳地区中部。云南省2005年～2007年各年的地闪密度分别为1.4次/ (km2·a) 、2.4次/ (km2·a) 、1.9次/ (km2·a) , 三年平均地闪密度值为1.9次/ (km2·a) ;
2) 统计雷电流幅值累积概率分布曲线比规程推荐曲线“陡”, 小电流出现概率比规程推荐的大, 两条曲线的最大差别达到20%, 通过雷电基础数据分析给出了云南省17个行政区2005年～2007年三年平均的雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式;
3) 在0.2°×0.2°网格下, 云南省2005～2007年三年平均年有雷天数平均值为57天, 有雷天数≥60天的面积占到47.6%;
另外对于雷电基础数据的统计、分析方法可以更细致的应用到雷电参数在输电线路雷击故障相关性分析以及线路走廊及杆塔雷电参数统计分析中, 从而给输电线路防雷规划、雷击故障分析提供更为准确的指导。
参考文献
[1]国网武汉高压研究院.采用网格法确定雷电参数的统计方法:中国专利CN1936880[P].2007-03-28.