微地形和输电线路绕击故障关系的研究

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摘 要：在输电线路运行的过程中，导致其出现跳闸故障的因素相当多，其中最主要的一个因素就是微地形对其的影响，因为输电线路的铺设中，会面临多种复杂的地形，不同的地形在绕击性能方面的影响也是不尽相同的，要想实现对微地形在输电线路绕击性能中的影响，就需要在实际的研究中，将具体的输电线路和相应的微地形进行综合分析，然后对具体的影响情况进行统计，这样就可以发现其中存在的规律以及特点，从而明确微地形和输电线路绕击故障之间的关系。以便后期更好的进行输电线路的规划设计，尽可能地降低因为这一原因造成的输电线绕击故障。

关键词：微地形；输电线路；绕击；故障；关系

中图分类号：TM726 文献标识码：A

根据相关统计，雷电灾害是当前比较严重的自然灾害，是10种自然灾害之一，关于因为雷击原因导致的输电线路的跳闸问题，最重要的一个因素就是落地雷对输电线路的影响。微地形具体是指大地中一个狭小的范围，而在输电线路中，微地形则是指总输电线路中的某一部分或者某一个节点，微地形和微气候是相互影响的，不同的微地形能够形成不同的微气候，下面具体对微地形和输电线路绕击故障之间的关系进行具体分析研究。

一、目前对输电线路绕击故障研究的现状

当前在对输电线路的绕击性能的研究中，主要是从以下几个方面进行的：首先，对于绕击跳闸率的计算，需要综合对风偏、地面倾角以及保护角等各方面的因素，然后利用电气几何模型进行计算；其次，通过对雷电绕击出现的物理过程的模仿，研究输电线路的雷电绕击性能；再次，通过对微地形的研究，将雷区分布以及地闪密度和雷击故障进行综合分析考虑，研究这几方面中存在的关系；最后，为了找到输电线路发生雷击故障的规律和特点，需要将以往发生雷击事件的相关数据进行统计分析。从目前的研究现状来说，仅仅都是按照相应额经验就行的研究，并没有针对具体的地形进行研究，明确其与输电线路绕击故障之间的关系，这样得出的结论精确度不高，同时也不利于未来输电线路的发展。

二、微地形对输电线路雷击的影响

对输电线路的雷电绕击耐电性能影响最大的一个原因就是微地形，通常情况下，相关工作人员对输电线路规划设计中的微地形的了解，只能通过平断面图以及输电线路路径了解，这种方式不能明确的反映出两者之间额相对位置，而输电线路路径图，如果不是专业的人士，那么要想读懂路径图还是有一定的难度的，因为输电线路路径图属于二维投影平面图。Google Earth软件是谷歌公司研究的地理信息系统的软件，能够将全球的地图进行定时地更新，在查阅的过程中，用户还可以将其进行旋转，从不同角度观察目的地周边的环境，在观察的同时还能够明确经纬度等相应的地理信息参数。另外，这种软件提供的相应的图像资料，其分辨率是相当高的，这样就更有利于对输电线路附近地形特点的观察。

通过对某地区输电线路遭遇雷击跳闸事故的统计，发现在20次雷击中，其中由于绕击造成的故障就有18次，这种故障在总雷击次数中占80%。从这一数据就能够看出绕击事故是当前影响输电线路雷击跳闸的主要因素，而通过进一步地研究，雷电绕击事故中，其中有13次都是发生在山区地区，占总绕击次数的72.2%，由此就可以看出，雷电绕击事故在山区发生的概率更大，这主要是由于山区地区的地形比较复杂，并且在输电线路的铺设中，经常需要跨越一些山谷，这种情况下，一些暴露在外的输电线路段就会容易受到雷击，另外5次雷电绕击事故是发生在平原地区，占了总雷电绕击事故的27.8%，而在平原地区发生雷电绕击事故，主要是受到农村水塘的影响，因为农村水塘在午后容易产生热爆地形雷。根据相关的调查，山区地区更容易形成微气象环境，这就是雷电绕击事故在这一地区频率较高的原因。最后，杆塔的位置和雷电绕击也有一定的关系。在某公司输电线路一定时期内，发生雷击事件的次数一共14次，这些线路中，杆塔在山顶的378基，其中有十基杆塔都出现过雷击事件，占了山顶总杆塔数量的26.45%，而在山腰的杆塔有588基，但是遭遇过雷击的仅仅只有3基，只占了山腰总杆塔数量的5.1%。最后，在平原地区的杆塔一共有1510基，其中有5基发生过雷击事件，占平原总杆数的7.23%，通过上述的分析和计算可以得出，位于山顶的杆塔更容易出现雷击的问题。

三、不同地形条件下的雷电绕击跳闸率研究

地形对输电线路雷电绕击事故造成的影响，大概可以以下几种情形：输电线路跨越山谷、输电线路跨越水塘、输电线路位于山脊顶部以及输电线路途径山坡外侧，下面就对这几个方面进行具体地分析：

1.输电线路跨越山谷

雷电绕击问题，在输电线路跨越山谷的时候发生的概率比较大，重要是由于地面和导线之间的高差比较大，这种情况下线路的暴露面就会比较多，地面以及避雷线无法对输电线路实施有效的保护，从而雷电绕击事故出现的就会比较频繁。根据相关的理论研究显示，当输电线路跨越山谷的时候，雷电先导和谷底地面之间的作用力机会减小，这种情况下，雷电先导会产生一定的入射角，这种情况下的输电线路更容易造成雷电绕击。另外，位于山谷风道上的输电线路，因为季风气候的影响，经常会有固定的雷云从谷口穿越，这种情况下，一旦有风作为助力，将其推向山谷，必定会将山谷变成雷区，这种情况下，输电线路受到雷击的概率就会大大增加。

2.山坡外侧输电线路

当输电线路经过山坡外侧的时候，大地以及地线作为导线，能够起到有效的屏蔽作用，屏蔽作用的大小直接影响着雷电绕击事件发生的概率。当输电线路经过山坡外侧的时候，山坡的外侧得不到屏蔽，这种情况下，对于外侧线路的保护就会急剧减小，同时绕击率就会变大，最终造成绕击概率的增大。另外，杆塔之间的档距也是造成输电线路绕击范围增加的一个最主要的原因，一旦之间的间距达到一定的程度，就会增加雷电绕击事件的概率。

3.山脊顶部输电线路

山脊顶部输电线路以及杆塔处于最高的位置，同时本身也是最高的物体，这种情况下，就极容易吸引雷电，更严重的雷云还有可能与其平齐，甚至在其底部；另外，当输电线路途径山脊顶部的时候，两边都是下坡，这种情况下，输电线路暴露的面积显著增大，山体的屏蔽作用得不到有效的发挥，因此就会使外侧对于输电线路的保护性能减小，与此同时雷电绕击区就会明显变大，从容导致绕击概率的增加，最终导致输电线路受到绕击的概率增加，这些都是当输电线路经过山脊顶部，雷电绕击率提高的根本原因。

4.输电线路跨越水塘

当在输电线路设计的时候，其中如果有部分输电线路段需要经过农田水塘，那么势必会导致该地区受到雷电绕击次数的增加，这主要是由于农田水塘周边的土壤本身久比较潮湿，同时电荷相对也比较充分，这种情况下，即使雷电的电荷比较小，也有可能引起雷击事件，这主要是由于在午后，如果农田水塘的的稳定比较高，就容易产生热爆地形雷，这种雷云的面积通常情况下都不会太大，同时出现的实践相对也比较短。但是如果输电线路中存在架空的部分，那么，随着杆塔高度的不断上升，地面对于雷电的屏蔽作用就会逐渐减小，相应的绕击范围则会增加，同时由于绕击导致的跳闸概率也会变大。因为当导线不断的升高以后，暴露在外面的面积就会逐渐变大，一旦出现雷电现象，就极有可能导致雷击事故的发生。如果出现这种问题，一般情况下具置都在杆塔前后一个档距的范围内，在发生雷电绕击事件的时候，可以沿着档距将相应的绕击区域分成3个部分：第一个属于安全区，位于杆塔附近，这一地区之所以安全，主要是由于受到杆塔的保护。第二部分是危险区，这一部分仅次于安全区域，绕击率相对较高。第三部分为正常区，这一部分由于距离杆塔比较远，所以具体的绕击概率不会因为杆塔受到影响。

结论

综上所述可以看出，如果输电线路经过山坡外侧、跨越山谷以及山脊顶部，就会因为高度问题，减弱山体的屏蔽能力，这样就会导致雷电绕击事件的增加；如果输电线路跨越山谷，山崖吸引雷电，导致雷电绕击概率就会增加；另外，位于山顶的杆塔容易受到雷击现象；最后，经过农田水塘的输电线路中雷电绕击概率之所以高，主要是因为热爆地形雷的形成和影响。要先更有效地避免这些问题的出现，必须在设计输电线路的时候，采取科学、合理的态度和方法，这样才能尽可能地减少雷电对正常输电线路的影响。

参考文献

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