如何有效的評(píng)估輸電線路防雷性能以及如何提高防雷改造效果是電網(wǎng)運(yùn)行人員一直高度重視的問題。近年來架空輸電線路雷擊跳閘嚴(yán)峻的形勢(shì)，使得每年都有多條線路被其運(yùn)行單位列為亟待進(jìn)行防雷改造的對(duì)象。以往針對(duì)輸電線路防雷，多注重于典型桿塔防雷性能的計(jì)算和分析以及防雷措施的提出，對(duì)于線路的整體防雷策略則研究較少，因此，在對(duì)實(shí)際運(yùn)行中雷擊跳閘率超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的線路提出改造時(shí)，因不易掌握輸電線路走廊雷電分布特征和各級(jí)桿塔防雷性能，從而無法明確確定各級(jí)桿塔雷擊閃絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以及決定風(fēng)險(xiǎn)的因素，一般只能根據(jù)往年的跳閘記錄運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定改造方案。據(jù)此做出的輸電線路防雷綜合改造策略，針對(duì)性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性都有待進(jìn)一步提高，且無法明確投入與預(yù)期效果的定量關(guān)系以及給出改造后“是否還會(huì)出現(xiàn)雷擊跳閘”、“雷擊跳閘率降到多少是合理的”的結(jié)論，對(duì)各級(jí)生產(chǎn)技術(shù)管理部門在決策輸電線路防雷工作時(shí)造成了不便。

針對(duì)上述問題，國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院于2007年對(duì)典型電網(wǎng)的雷擊故障、雷電活動(dòng)分布特征、相關(guān)地形地貌進(jìn)行了較為仔細(xì)的調(diào)查和分析，基于架空輸電線路的雷擊故障以及線路走廊的雷電活動(dòng)、線路特征等均存在的明顯差異提出了輸電線路差異化防雷評(píng)估與治理技術(shù)。

2.1 線路差異化防雷的定義

輸電線路差異化防雷評(píng)估與治理技術(shù)是以雷電監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，以輸電線路雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為手段，根據(jù)輸電線路電壓等級(jí)、在電網(wǎng)中的重要性和作用，以及線路走廊的雷電活動(dòng)強(qiáng)度、地形地貌及線路結(jié)構(gòu)的不同，有針對(duì)性的進(jìn)行架空輸電線路防雷評(píng)估與治理工作。

2.2 主要內(nèi)容

輸電線路差異化防雷評(píng)估與治理技術(shù)以“差異化防雷”的思想為指導(dǎo)，該技術(shù)以“降低雷擊跳閘率和雷擊事故率、提高防雷改造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、明確投入與預(yù)期效果的定量關(guān)系”為主導(dǎo)思想，基于雷電定位系統(tǒng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析輸電線路全線走廊雷電分布規(guī)律，結(jié)合線路特征參數(shù)等，選擇合適的防雷計(jì)算分析方法，逐基桿塔進(jìn)行防雷性能評(píng)估，確定各級(jí)桿塔防雷安全等級(jí)及其決定因素；依據(jù)現(xiàn)有防雷措施技術(shù)特點(diǎn)，采取針對(duì)性防護(hù)措施配置，制定多套具有不同特點(diǎn)防雷改造方案，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，依據(jù)改造目標(biāo)和管理要求，確定出*改造方案，明確給出投入與預(yù)期效果的定量關(guān)系，zui終形成輸電線路防雷治理策略。

2.2.1 輸電線路參數(shù)統(tǒng)計(jì)

    參數(shù)統(tǒng)計(jì)包括線路走廊雷電參數(shù)統(tǒng)計(jì)和線路特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)兩部分。雷電參數(shù)統(tǒng)計(jì)是基于雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行積累的雷電資料，以網(wǎng)格的形式對(duì)線路走廊進(jìn)行劃分，統(tǒng)計(jì)、分析并獲取能反映該線路走廊不同時(shí)間、不同區(qū)域雷電活動(dòng)特征的地閃密度、雷電流幅值累積概率分布等雷電參數(shù)。線路特征參數(shù)即線路基本信息、桿塔結(jié)構(gòu)及絕緣、走廊地形地貌等參數(shù)，這些參數(shù)主要通過線路運(yùn)行或設(shè)計(jì)部門獲取。

2.2.2 輸電線路雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

    在參數(shù)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，綜合考慮線路的地形地貌特征、絕緣特征等因素，采用合適的防雷計(jì)算分析模型對(duì)線路逐基桿塔進(jìn)行防雷計(jì)算，得到每基桿塔的雷擊跳閘率，并根據(jù)設(shè)定的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估每基桿塔的耐雷性能，結(jié)合桿塔所處地區(qū)雷電活動(dòng)參數(shù)、桿塔結(jié)構(gòu)、絕緣配置、地形地貌特征給出耐雷性能弱的桿塔易閃絡(luò)的原因。

2.2.3 輸電線路防雷措施配置及方案制定

    以防雷性能評(píng)估結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合分析得到的桿塔易閃絡(luò)的原因以及各種防雷措施的特點(diǎn)，確定針對(duì)性的防雷措施以及治理方案。

2.2.4 輸電線路防雷配置方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)及綜合治理策略

    對(duì)防雷改造方案之后的雷擊跳閘率再次進(jìn)行計(jì)算，評(píng)價(jià)防雷配置方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，評(píng)估防雷改造的效果，提出防雷綜合治理策略。

2.3 總體中心思想

堅(jiān)持預(yù)防為主、綜合治理的原則，全面開展架空輸電線路差異化防雷工作，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域、不同電壓等級(jí)、不同重要性線路耐雷水平和防雷措施的差異化配置，提高核心骨干網(wǎng)架、戰(zhàn)略性輸電通道、重要負(fù)荷供電線路的防雷水平，減少雷害造成的電網(wǎng)和設(shè)備故障，保障大電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

2.4 輸電線路差異化防雷評(píng)估與治理技術(shù)流程圖

4.2 配網(wǎng)線路防雷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析技術(shù)路線

通過開展配網(wǎng)輸電線路雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，按照差異化防雷思想對(duì)配網(wǎng)線路薄弱環(huán)節(jié)實(shí)施防雷改造，以達(dá)到用較低成本有效降低配網(wǎng)線路雷擊跳閘和斷線率的目的，解決當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際問題。

該技術(shù)主要是通過研究配網(wǎng)線路的GIS地形地貌、雷電活動(dòng)密度，并通過對(duì)配網(wǎng)線路歷史跳閘數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)該線路的雷電活動(dòng)情況進(jìn)行科學(xué)的分析和計(jì)算，設(shè)計(jì)出zui合理的防雷措施。

4.2.1 配電線路差異化防雷技術(shù)路線

4.2.2 基于線路地形地貌信息的雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過測(cè)量線路桿塔GPS坐標(biāo)，創(chuàng)建以三維地理信息平臺(tái)為基礎(chǔ)的線路地形地貌信息，并通過相應(yīng)的軟件分析得到配網(wǎng)線路的整體走向與平面高度配置度。

4.2.3易雷區(qū)的典型地形地貌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為

⑴ 雷暴走廊，如風(fēng)口以及順風(fēng)的河谷和峽谷等處。

⑵ 四周是山丘的潮濕盆地，如桿塔周圍有池塘、水庫、湖泊、沼澤地、森林或灌林、附近又有起伏的山丘。

⑶ 土壤電阻率有突變的地帶，如地質(zhì)斷層地帶，巖石與土壤、山坡和稻田的交叉區(qū)，巖石山腳下有小河谷等地，雷易擊于低土壤電阻率處。

⑷ 地下有導(dǎo)電性礦的地方和地下水位較高處。

⑸ 當(dāng)土壤電阻率差別不大時(shí)，如有良好的土層和植被的山丘，雷易擊于突出的山頂、山的向陽坡等。

⑹ 大跨越桿塔、耐張轉(zhuǎn)角桿塔。

4.3 基于雷電活動(dòng)密度分布的雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

4.3.1 地閃密度等級(jí)劃分原則

基于地閃密度（Ng）值，將雷電活動(dòng)頻度從弱到強(qiáng)分為4個(gè)等級(jí)，7個(gè)層級(jí)：

4.3.2 雷電活動(dòng)密度分布圖

根據(jù)線路GPS坐標(biāo)，通過查詢、統(tǒng)計(jì)近年該線路的雷電活動(dòng)情況，運(yùn)用相應(yīng)的軟件分析、計(jì)算形成該線路的雷電活動(dòng)密度圖，對(duì)線路的易雷區(qū)和易擊段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

圖2 某線路對(duì)應(yīng)的近年內(nèi)雷電活動(dòng)密度分布圖

圖2中，紅色代表雷電活動(dòng)密集高的區(qū)域，綠色代表雷電活動(dòng)密度低的區(qū)域。與圖1對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，中間紅色區(qū)域在圖1中對(duì)應(yīng)為兩邊是湖泊的地形地貌，符合易雷區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，屬于雷害風(fēng)險(xiǎn)zui大區(qū)域，應(yīng)優(yōu)*行防雷措施的實(shí)施。

4.3.3 基于歷史跳閘數(shù)據(jù)的雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過查詢、統(tǒng)計(jì)歷史跳閘數(shù)據(jù)，在GPS坐標(biāo)上對(duì)線路桿塔進(jìn)行標(biāo)注，得到雷害桿塔分布圖。

4.4 易雷區(qū)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估

4.4.1易雷區(qū)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估遵循如下規(guī)則：

⑴ 基于三維地理信息系統(tǒng)的線路走廊地理?xiàng)l件分析，易遭雷擊段優(yōu)先；

⑵ 基于雷電定位系統(tǒng)的落雷密度分布和雷電流幅值分布，雷電活動(dòng)密集區(qū)域優(yōu)先；

⑶ 結(jié)合線路及桿塔防雷性能評(píng)估，防雷水平低的桿塔優(yōu)先；

⑷ 同時(shí)滿足1）和2）條件的區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)防護(hù)段；

⑸ 滿足1）或者2）條件之一，且發(fā)生過雷擊跳閘的桿塔為重點(diǎn)桿塔。

4.4.2 線路重點(diǎn)防護(hù)關(guān)系，如下圖所示。

4.4.3通過上述分析圖示所我們可以清楚的看到，得出如下結(jié)論：

⑴ 紅色區(qū)域所標(biāo)注為重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域，表示同時(shí)滿足通過線路走廊、地理?xiàng)l件、歷年雷擊跳閘記錄分析得出的易遭雷擊區(qū)域的桿塔和通過落雷密度分布、雷電流幅值分布、歷年雷擊跳閘記錄、雷電活動(dòng)密集區(qū)域的桿塔；

⑵ 橙色區(qū)域所標(biāo)注為需防護(hù)區(qū)，表示滿足通過線路走廊、地理?xiàng)l件、歷年雷擊跳閘記錄分析得出的易遭雷擊區(qū)域的桿塔或通過落雷密度分布、雷電流幅值分布、歷年雷擊跳閘記錄、雷電活動(dòng)密集區(qū)域的桿塔；