王晓伟
摘 要：随着社会的不断发展和进步，人们对于输变电工程设计中雷电过电压问题的关注度越来越高。我国现今对于500kV输变电工程设计中的雷电过电压的计算方式过于落后，已经不能够满足于当今社会的和科学技术的需求。虽然我国就此方面的工作做出了许多的研究，但是仍有不足。文章依据现今500kV输变电工程设计中的雷电过电压的计算方式中的不足提出观点和建议。
关键词：500kV输变电；输变电工程设计；雷电过电压问题
1 500 kV输变电所雷电侵入波保护
1.1 雷击点
按照我国规定的规程内容在变电所外的远区雷击只计算2km以外的地方，不需要考虑在2km以内的雷击区。就实际而言，能够对变电所内的设备构成威胁的是在2km以内的近区雷击。2km以外的远区雷击，由于距离较长，雷电波在传输的过程中会逐渐减弱和波头变缓，因此在雷电波侵入变电所内设备的电压较弱，若以此为考察的目标不合适。这大概是沿用高压和中压系统的做法，以为进线部位有加强绝缘或是设有避雷线，不会因为绕击或是反击而进波。事实上，进线部位和非进线部位并没有什幺区别，很有可能会因受到雷击而造成侵入波。
在西欧、日本、美国等国家，都把近区雷击看作输变电所侵入波的考查目标。我国对于500kV输变电工程设计中的雷电过电压做过大量的研究，也都是以近区雷击为研究对象。通过大量的研究表明，一般情况下的近区雷击比远区雷击的侵入波过电压高。
1.2 雷电侵入波的计算方法
以前在进行测试时会受到条件的限制，一般情况下都是通过防雷分析仪来判断侵入波过电压假设在2km处的地方设置一个相当于幅值的U50%直角波绝缘子串雷电放电电压，对于测量变电所设备上的过电压，现改用计算机来计算。有人曾提出了仍然使用防雷分析仪的方式。这样方式理论的基本是绝缘子串放电电压U50%要大于侵入波过电压的幅值，而且它与2km以外的雷击相关。在考虑近区雷击的情况下，入侵导体形成的雷电流波过电压幅值就有超过过绝缘子串的临界放电电压U50%的可能。一是这个过电压的波头较为峻峭，因此放点的电压较强；二是耐张塔放电电压较高，因此该方法的基础条件不成立。
1.3 最大雷电流计算值
如果使用防雷分析仪法，则不需要判断雷电流的最大值，此方式不合适。如果使用国际通用法，则需要判断雷电流的最大值。我国在规程中对此没有明确的规定，此值太高，会造成一定的浪费。若是，此值太低，就会降低安全性。在日本所统计的雷电流幅值相较来说较低。在500kV输变电系统中，其最大雷电流在计算时取150kA。但是在西欧等国家，其最大雷电流在计算时取250KA。在选取此值时要结合国情，依据具体的雷电流幅值分布概率，在选取最大雷电流计算值时建议为210～220kA。
1.4 绝缘裕度
在使用惯用法计算时，在雷电侵入波过电压的影响下，变电所内设备绝缘应该留的裕度有多大是一个重要的问题。我国在规程中各单位对此的要求都没有明确的规定，也没有相似的要求。建议可以参考IEC71-2标准，而对于内绝缘裕度则取1.15，外绝缘取1.05～1.0。
1.5 变电所内的雷电平均无故障时间
当使用传统的方法来计算最大的雷电侵入波过电压时，没有考虑不同变电站运行方式的出现几率，也没有计及各种雷电流幅值、变电所内不同的过电压、进线段杆塔绝缘子串闪络的出现几率。这是采用惯用法的缺点，但是若是采用统计法却可以避免这些缺点。但是我国对于使用统计法来计算变电所的耐雷指标时没有同意的相关规定。CIGRE的工作组认为，目前可以接受的事故率的典型值为0.1～0.3%，设计的失败率应该在这个范围内。我国500kV的电网结构不是很强，而且运行的水平比较低，因此主张MTBF取值为800-1000a，这也是我国一些电力运行部门希望的结果。
2 500kV输电线路的雷击跳闸率的计算方式
2.1 反击
2.1.1 雷击塔顶时计算导线上的感应过电压
按照我国规定的规程内容定感应过电压U，使用以下公式进行计算：
Ui=ahc（1-（hg/hc）k0）
式中，hc是导线对地的平均高度；hg是避雷线对地的平均高度；k0是避雷线和导线之间的藕合系数；a是雷电流陡度。
当hc=50m，hg=60m，k0=0.3，a=57.69kA，则Ui=1846kV，感应过电压占86%的临界放电电压绝缘子串。再加上杆塔横担电压，不管多幺小的杆塔接地电阻，绝缘子串必须闪缘。而此计算电压一定远远大于实际的电压。以上所叙述的计算公式是在前苏联半个世纪以前所研究出来的成果，因此对于现代这颗科技发展过快的时代较为落后，所以在运用时不太合适，尤其是对于大跨越线路、同杆双回线路、山区线路等。
在欧洲、美洲、日本等地区都认同有感应过电压，并且对此提出了相应的计算公式，但是Ui的计算比我国规程法规定的计算要小很多。他们在防雷计算时是不考虑感应过电压这项因素的，因此与中国、前苏联的做法有很大的差异。
2.1.2 工作电压的影响
500kV线路的工作电压较高，在反击时，在绝缘子串中已经占据了大部分的两端电压比例。在计算时忽略耐雷水平影响的工频电压，则会导致出现更大的错误。在日本、美国、欧洲等诸多国家都已经考虑到工作电压的影响，当时我国还没有注意到，因此建议对此进行修改。
2.2 高杆塔绕击的计算方式
按照我国规定的规程内容对高杆塔绕击的计算方式为：
对平原线路：lgP=（α/86）-39
对山区线路：lgP=（α/86）-335
式中，α为避雷线边缘导线的保护角。但是此式在运用时也有一定的条件，α条件为15°：必大于15°小于40°和ht小于50米的前提下，才可以使用此公式，若是不符合此前提标准则不可以。
3 500kV线路的防雷设计
同杆双回线路的好处是可以减小走廊的宽度、增大单位走廊宽度内的输电容量、节约成本。日本的500kV的线路几乎都是采用同杆双回线路的方法。这种方法在欧美等国家非常盛行，现今在我国的使用率也越来越高。其中有一个极为重大的问题就是耐雷性能变差，这些还需要进一步的深入研究。在我国现有规程内关于防雷计算方法的内容都只适用于单回路。同杆双回线路的特点有两点，第一是杆塔高，容易发生绕击和反击的现象，第二是在发生雷击杆塔的同时导致双回同时跳闸的状况发生。如果使用规程法内的计算方法同杆双回线路的总跳闸率较高，而且基本上都是双回同时跳闸，这同实际情况是不吻合的，因此需要进一步的研究，并整理出一套完整的防雷计算方法，以方便相关的使用。
4 结束语
由于我国的发展日益完善，不断的与国际接轨，因此在500kV输变电工程设计中雷电过电压中暴露出一些问题，需要不断地修改与补充。希望通过文章的论述，可以提高此项工作的安全性和合理性。
参考文献
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