輸電線路雷電繞擊跳閘率計算方法分析

1、輸電線路雷電繞擊跳閘率計算摘 要經(jīng)濟的快速發(fā)展離不開電力系統(tǒng)的不斷擴展和完善，隨著電力系統(tǒng)容量的不斷擴大，拓撲結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，對輸電線路故障的研究和防止成為追求系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行這一目標的重要課題。輸電線路的雷擊跳閘事故占輸電線路事故的60%以上，尤其是在山區(qū)的輸電線路，由于特殊的地理環(huán)境和多變的氣候條件導(dǎo)致雷擊成為線路故障的主要原因。根據(jù)國內(nèi)外輸電線路的運行統(tǒng)計結(jié)果，雷電繞擊事故是雷擊線路故障中的比例最高，也是輸電線路跳閘事故的主要原因。因此，開展輸電線路雷電繞擊跳閘率計算研究，對于制定有效地防雷保護措施，指導(dǎo)我國輸電工程線路防雷設(shè)計，提高電力系統(tǒng)安全可靠性具有重要的意義。本課題主要研究雷電繞擊

2、的機理，輸電線路雷電繞擊對輸電可能產(chǎn)生的影響。在此基礎(chǔ)上開展輸電線路雷電繞擊跳閘率計算方法分析，掌握幾種不同計算方法的優(yōu)缺點以及適用范圍，并利用其中的一種計算方法對某一實例進行驗證分析。最后為輸電線路制定有效地防雷保護措施以及指導(dǎo)我國輸電工程線路防雷設(shè)計提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：輸電線路，跳閘率，雷電繞擊AbstractRapid economic development is inseparable from the continuous expansion and improvement of the power system, with the growing capacity of the

3、 power system and the topology increasingly complex, researching and preventing faults on transmission lines to pursue system safe and stable operation became an important subject of the goal. Lightning Accident transmission accounts the transmission line accidents for more than 60%, especially in t

4、he mountains of transmission lines, due to the special geographical environment and changing climate conditions that cause lightning to become the main reason for the fault in the line.According to the statistical results at home and abroad to run transmission lines, lightning shielding failure was

5、the highest proportion of Lightning stroke fault, which is also the main reason for tripping accidents. Therefore, developing the calculation research of transmission line lightning flashover rate of shielding failure for effective lightning protection measures to guide the design of the transmissio

6、n line lightning protection engineering, improve power system security and reliability is of great significance.The main subject of this article is to study the mechanism of lightning shielding, and the effect of lightning shielding transmission lines on transmission .On the basis of it to develop t

7、he transmission line lightning strike trip out rate calculation method analysis, to grasp the scope of the advantages and disadvantages as well as several different calculation methods, and the use of a calculation method in which instances of a confirmatory analysis. Finally, the development of eff

8、ective lightning protection measures, and guide our engineering lightning protection design of transmission lines to provide a theoretical basis for the transmission lines.Keywords： transmission lines, tripping rate ,lightning shielding fai目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒 論11.1課題研究的背景和意義11.2課題研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀21.3 本文主

9、要工作3第二章 雷電繞擊的機理42.1雷電對輸電線路的危害42.2雷電繞擊的機理4雷電先導(dǎo)閃擊的特性42.2.2 高幅值雷電先導(dǎo)閃擊的特性52.2.3 低幅值雷電先導(dǎo)閃擊的特性8第三章 輸電線路雷電繞擊跳閘率計算方法93.1規(guī)程法93.2電氣幾何模型法103.3先導(dǎo)發(fā)展模型法113.4 ATP-EMPT仿真計算方法14第四章 電氣幾何模型法154.1 雷電參數(shù)15雷暴日與雷暴小時154.1.2 地面落雷密度154.1.3 雷電流幅值154.2 電氣幾何模型16電氣幾何模型的構(gòu)建與分析164.2.2 暴露距離計算繞擊率194.2.3 電氣幾何模型的改進23第五章 案例分析255.1 案例分析一2

10、55.2 案例分析二28第六章 總結(jié)與展望37參考文獻38謝辭40第一章 緒 論1.1課題研究的背景和意義隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國電力系統(tǒng)發(fā)展的步伐日益加快，電力系統(tǒng)容量不斷增長，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷擴大，系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性也日趨增加?？偹苤?，故障的發(fā)生往往導(dǎo)致各種不同嚴重程度的后果，最終可能導(dǎo)致用戶供電的中斷。而隨著技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，用戶對電網(wǎng)的安全可靠性以及電能質(zhì)量的要求不斷提高，因此提高輸電線路的安全性和可靠性，降低輸電線路發(fā)生故障的可能性是當前電力系統(tǒng)努力追求的目標。輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，輸電電路的各項性能指標都是衡量電力系統(tǒng)安全可靠運行的主要參數(shù)，因此為

11、了持續(xù)可靠地給用戶輸送電量，必須保證輸電線路的正常運行，避免故障發(fā)生。電力系統(tǒng)的輸電線路一般設(shè)置在曠野，由于地理位置的特殊性以及自身結(jié)構(gòu)特點使得輸電線路容易遭受雷擊，而雷擊會感應(yīng)過電壓，破壞輸電線路的絕緣性能，甚至可能造成較大的短路電流，損壞相應(yīng)的電氣設(shè)備，這一系列都很有可能導(dǎo)致跳閘，從而會危及電力系統(tǒng)的安全運行。據(jù)大量的數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，雷擊是高電壓及超高壓輸電線路的主要事故之一。2003年國家電網(wǎng)公司跨區(qū)電網(wǎng)輸電線路發(fā)生雷擊跳閘故障占輸電線路總事故數(shù)的45%，2004年占總事故數(shù)的34%，即使在2005年，冰雪災(zāi)害導(dǎo)致了電力系統(tǒng)大批量的事故，雷擊事故仍占到了17%；其中， 在110KV-500

12、KV高壓輸電線路事故統(tǒng)計中，可以發(fā)現(xiàn)雷擊閃絡(luò)跳閘占線路總跳閘的35.1%。從這些數(shù)據(jù)中，很明顯可以看到雷擊跳閘故障在輸電線路各類故障位居前列，而在220KV及超高壓輸電線路的運行中，雷電繞擊是導(dǎo)致線路跳閘最主要的原因，雷電繞擊跳閘約占雷擊跳閘的60%以上，尤其在山路地區(qū)，所占比例更是達到了80%-90%。雷電繞擊引起的輸電線路的跳閘，不僅影響電力系統(tǒng)的持續(xù)供電，無法滿足用戶用電需求，還有可能導(dǎo)致輸電線路上相應(yīng)的電氣設(shè)備遭受破壞，增加電力系統(tǒng)維修的工作量和運行費用，而且雷擊產(chǎn)生的過電壓引起的過電流會輸電線路進入發(fā)電站，引起電氣設(shè)備絕緣破壞，進一步擴大了事故的范圍，對系統(tǒng)造成的危害不容忽視。雷擊主

13、要分為直擊雷和感應(yīng)雷，直擊雷是指帶電的云層與大地上某一點之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象，直擊雷的電壓峰值通?？蛇_幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值可達幾十KA乃至幾百KA， 雷云所蘊藏的能量在極短的時間（其持續(xù)時間通常只有幾us到幾百us）就釋放出來，從瞬間功率來講，是巨大的，因此其破壞性很強，直擊雷直接作用到桿塔或者繞過避雷線直接作用到輸電線路上，稱為繞擊，都將對電網(wǎng)的運行造成破壞。感應(yīng)雷是指，雷電到達距離輸電線路一定距離時，輸電線路會感應(yīng)出高電壓，進而產(chǎn)生過電流，導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘。雷電繞過避雷針或避雷線直接作用到輸電線路，稱為雷電繞擊，雷電繞擊是導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘的主要原因。因此對輸電線路雷電繞擊的現(xiàn)象的研究以及

14、對雷電繞擊跳閘率的計算研究講對于采取相應(yīng)的防雷措施，降低輸電線路事故雷擊可能性，對電力系統(tǒng)的安全可靠運行具有重要的意義。1.2課題研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀 在上個世紀60年代之前，由于電力系統(tǒng)電壓等級較低，輸電線路的主要雷害形式是雷擊地面感應(yīng)雷過電壓和雷擊桿塔反擊，對于輸電線路雷電繞擊特性的分析主要是通過現(xiàn)場觀測和統(tǒng)計，在此之上建立的分析方法被稱為經(jīng)驗公式法或規(guī)程法。20世紀60年代之前,線路繞擊的研究主要是依據(jù)現(xiàn)場運行經(jīng)驗的積累與總結(jié)。20世紀60年代初,Golde最早提出將雷電強度與閃擊距離聯(lián)系起來,得出了不同強度雷的保護半徑。隨后,Wagn-er等提出了回擊電流與先導(dǎo)通道電荷分布的關(guān)系,并得出離

15、地不同高度的雷先導(dǎo)頭部電位的計算方法,成為發(fā)展電氣幾何模型(EGM)的基本手段。1963年,Young等人提出了分析線路繞擊的初級電氣幾何模型。19651971年,Whitehead、Brown等人進行了線路雷閃機制的大規(guī)?，F(xiàn)場試驗研究,根據(jù)計算分析和現(xiàn)場試驗結(jié)果,完善和發(fā)展了分析線路繞擊的電氣幾何模型,被稱為Whitehead理論(簡稱WS EGM)。Sargent、Eriksson等人在EGM的改進和推廣應(yīng)用方面作了大量工作。改進的EGM進一步考慮了桿塔高度、弧垂等各種因素的影響,成為分析雷擊性能的基本模型。近年來，隨著研究的不斷深入，Dellera和Garbagnati結(jié)合長空氣間隙放電

16、的研究成果提出新的一種計算模型，即先導(dǎo)發(fā)展模型，引入了側(cè)面距離和屏蔽失效寬度的基本參數(shù)，并且分段對線路和桿塔出的雷電屏蔽情況進行分析，大大提高了該模型在輸電線路雷擊跳閘了計算的適應(yīng)性。但是計算中所用到的一些參數(shù)以目前的手段還不容易確定，雖然這種模型具有一定的先進性和發(fā)展前景，但是還尚不成熟，還需要做大量的研究來不斷完善該模型。得益于計算機技術(shù)的快速發(fā)展，研究者們通過計算機技術(shù)在基于架空線路的實際布線結(jié)構(gòu)和桿塔參數(shù)基礎(chǔ)上，以及考慮運行電壓、雷電參數(shù)和波傳播過程等建立計算模型，提出了EMTP 仿真計算法，以絕緣子閃絡(luò)電壓值為判斷依據(jù)模擬雷擊過程，計算桿塔的耐雷水平。我國關(guān)于輸電線路雷電繞擊計算方法

17、的相應(yīng)參數(shù)的相關(guān)規(guī)定，如DL/T620-交流電氣的過電壓保護和絕緣配合等都隨著計算方法的不斷改進而得到完善，輸電線路雷電繞擊計算方法的多樣性和不確定性還有待進一步研究。1.3 本文主要工作第一章 了解輸電線路雷電繞擊對輸電可能產(chǎn)生的影響，介紹雷電繞擊跳閘率的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀。第二章 介紹雷電繞擊對輸電線路造成的危害，以及雷電繞擊具體的作用方式和原理。第三章 熟悉輸電線路雷電跳閘率計算的幾種方法，并分析其原理、優(yōu)缺點和適用范圍。第四章 詳細介紹一種基于改進的電氣幾何模型計算輸電線路雷電繞擊跳閘率的計算。第五章 結(jié)合具體的案例對第三章的改進的電氣幾何模型進行分析驗證第六章 對輸電線路雷電繞擊跳閘率的

18、計算以及其意義和重要性進行總結(jié)，同時對計算方法的不斷優(yōu)化和完善進行展望。第二章 雷電繞擊的機理 2.1雷電對輸電線路的危害雷電是很普遍的自然現(xiàn)象，本質(zhì)上是氣體放電的過程，雷電對人類的自然資源和物質(zhì)文明造成的損失是自古以來人們都很重視的問題，雷電引發(fā)的森林火災(zāi)，電力系統(tǒng)輸電線路的破壞等等都給人類帶來的極大的損失，對于輸電線路以及電網(wǎng)的安全考慮，雷電的危害主要體現(xiàn)以下兩個方面：第一方面是雷電在距離輸電線路一定距離時，就會引起很高的過電壓，導(dǎo)致相應(yīng)的電氣設(shè)備動作，即跳閘，以切斷運行線路，隔離故障區(qū)域，避免造成更大的損失；但是這過電壓導(dǎo)致的停止供電以及對周圍設(shè)備的絕緣水平和耐受能力都受到破壞，對人員、

19、設(shè)備造成威脅。第二方面是雷電帶來的強大電流直接施加在輸電線路上，導(dǎo)致雷電擊中的部位炸毀、燃燒等，使得導(dǎo)線損毀或熔斷，除此之外巨大電流產(chǎn)生的強大電動力會造成桿塔等電力設(shè)備的機械損傷。雷電對輸電線路的損害主要通過感應(yīng)雷和直擊雷兩種形式，其中直擊雷有分為直接雷擊到輸電線路桿塔部分和繞過避雷線或避雷針直接雷擊到輸電線路上，稱繞擊。根據(jù)大量線路雷電跳閘故障統(tǒng)計資料,對于電壓等級為500 kV及以上的超高壓、特高壓輸電線路,雷電 繞擊是雷電對輸電線路的影響最主要的部分，也是導(dǎo)致線路跳閘最主要的原因。 2.2雷電繞擊的機理雷電先導(dǎo)閃擊的特性云層中的冰晶等物質(zhì)經(jīng)過一些復(fù)雜的過程帶上正電荷或者負電荷，一般情況下

20、，負電荷積聚在云層的下部，反之，云層的上部積聚正電荷。這些同極性電荷積聚在起義形成了一些帶電中心，帶有這些帶電中心的云就稱為雷云。負電荷中心距離地面為500-10000米，電壓約為100MV流注停頓形成先導(dǎo)，先導(dǎo)分級向前發(fā)展，流注最后一次停頓后形成主放電，主放電階段產(chǎn)生了閃電和雷聲，但僅有30%的電荷復(fù)合掉，70%的電荷在余輝階段復(fù)合。余輝持續(xù)0.03-0.15秒，電流為數(shù)百安。雷電先導(dǎo)會隨著各種各樣的隨機因素不斷接近地面，先導(dǎo)頭部的電位影響梯級先導(dǎo)的長度。雷電頭部電子崩游區(qū)提高足夠的電荷才會有雷電先導(dǎo)的存在。雷云的等效帶電中心不斷向地面接近的過程是便隨著能量的損耗和電場的畸變，同時雷電先導(dǎo)在

21、這過程中通過各種方式尋找最佳釋放能量的途徑，因此像地面發(fā)展的方向是隨機的，根據(jù)先導(dǎo)頭部附近空氣的電場的最大值不斷調(diào)整方向，最終雷電擊中的位置由先導(dǎo)前方的電場分布情況決定。雷電先導(dǎo)頭部的電場的大小主要決定了接地體產(chǎn)生迎面的先導(dǎo)的大小。雷電先導(dǎo)不斷逼近物體的同時，物體會產(chǎn)生相應(yīng)的迎面先導(dǎo)（也稱為上行先導(dǎo)）以攔截雷電先導(dǎo)，物體的材質(zhì)和形狀以及所處的地理位置特征都會影響迎面先導(dǎo)的大小，進而影響其攔截雷電先導(dǎo)的能力，從而決定了雷電先導(dǎo)是否向該物體發(fā)展。雷電先導(dǎo)頭部的電荷游離區(qū)的半徑大小直接決定了先導(dǎo)也就是雷電所能接觸到的物體范圍，也就決定了擊中物體的位置的方位和距離。雷電先導(dǎo)最終對地面擊中的位置，直接決

22、定閃擊的形式。閃擊的形式，影響雷電頭部的電位和電流幅值的大小。繞擊指雷電先導(dǎo)繞過避雷線或避雷針等保護設(shè)施直接作用到被保護物(如導(dǎo)線)上。 雷電先導(dǎo)閃擊根據(jù)先導(dǎo)頭部的電荷量大小和電位高低分為高幅值雷電先導(dǎo)和低幅值雷電先導(dǎo)。2.2.2 高幅值雷電先導(dǎo)閃擊的特性根據(jù)其概念就可以知道，高幅值雷電先導(dǎo)指的是雷云先導(dǎo)具有較高的電荷量和電位，頭部電荷產(chǎn)生的電場強度較大，使得地面上的較高的建筑物容易產(chǎn)生迎面先導(dǎo)也就是上行先導(dǎo)。大部分的雷云先導(dǎo)在未到達地面建筑或其他物體時就會被感應(yīng)的迎面先導(dǎo)給攔截住，避免了被擊中。高幅值的雷電先導(dǎo)由于蘊含的能量大，速度快，因此定位雷擊位置時間快，同時被雷擊的定位高度也高，也就是

23、說大部分的高幅值雷電先導(dǎo)會被相對較高的物體所吸引，擊打到物體的頂部。因此高幅值雷電先導(dǎo)更容易擊中物體頂部，這不僅僅與自身所帶電荷量的多少有關(guān)，還與雷電先導(dǎo)頭部的電位有緊密聯(lián)系。但這不意味著高空高幅值雷電先導(dǎo)都直接擊中頂部，也有可能發(fā)展成繞擊，也就是越過這個頂部，擊打到其他位置，如繞過避雷針或避雷線，擊中輸電線路。雷電先導(dǎo)在確定擊中位置前，高空高幅值先導(dǎo)頭部發(fā)展方向是隨機的，在向下發(fā)展的過程中，能量不斷在損耗，幅值也按一定的規(guī)律衰減，這個過程受到多種因素的影響，比如氣候條件，地形特征，接地體的材質(zhì)等。在其向下發(fā)展的過程中，如果受到了迎面先導(dǎo)的攔截，從而向其閃擊或者繞擊，見圖2-1所示。圖2-1

24、低空雷電先導(dǎo)的特性特別是在雷電先導(dǎo)已經(jīng)進入到了輸電線路桿塔的側(cè)面時，到達避雷線或避雷針的屏蔽失效區(qū)域內(nèi)的雷電先導(dǎo)(見圖2-2)在輸電線路產(chǎn)生的電磁場以及本身帶的電荷量才生的雷電場的共同作用下，繼續(xù)定位和向下發(fā)展。在這過程中，由于距離較長，先導(dǎo)的幅值大大降低，使得雷電流的幅值也較低。圖2-2 進入桿塔側(cè)面屏蔽失效區(qū)的先導(dǎo)先導(dǎo)頭部電位幅值的大小決定了是否會發(fā)生繞擊現(xiàn)象。先導(dǎo)頭部的電位往往足夠足夠擊穿幾十米空氣間隙，如果再增加幾片絕緣子，空氣間隙也只是增加了一點點，起不了特別明顯的作用。所以說，如果只是增加桿塔絕緣的配置，如增加絕緣子的數(shù)目，對防止繞擊現(xiàn)象的發(fā)生起不了太大的作用。高壓幅值的雷電先導(dǎo)發(fā)

25、展到低空的時候產(chǎn)生繞擊必須同時滿足以下三個條件：首先，低空接地體頂部產(chǎn)生的迎面先導(dǎo)不足以攔截雷電先導(dǎo)。其次，接地體的側(cè)面具有吸引雷電先導(dǎo)的能力。最后，雷電先導(dǎo)應(yīng)發(fā)展到距離接地體一定的距離內(nèi)，而且雷電先導(dǎo)的幅值足夠大到擊穿空氣間隙。低空高幅值的雷電先導(dǎo)由于運動速度快，距離短，因此到達接地體的時間也很短，使得接地體附近范圍感應(yīng)的電場強度較大。接地體頂端最容易產(chǎn)生迎面先導(dǎo)與之交匯，而且，高幅值先導(dǎo)前端游離區(qū)域廣，雷電先導(dǎo)能擊中較高的位置，也就是避雷線，避雷針等，因此在高度較低的地帶，其輸電線路桿塔比較不容易產(chǎn)生繞擊。相反，在山區(qū)，山坡這些高度較高的地方，不但可能發(fā)生繞擊，繞擊雷電流的幅值也相對較大，

26、而且會很有可能感應(yīng)雷過電壓。2.2.3 低幅值雷電先導(dǎo)閃擊的特性雷電頭部所帶的電荷量較少，電位較低時，稱為低幅值雷電先導(dǎo)。低幅值雷電先導(dǎo)易于向產(chǎn)生迎面先導(dǎo)能力較強的金屬尖端或者帶有電壓的輸電線路導(dǎo)線發(fā)展。在地理形勢，氣候環(huán)境以及桿塔固有參數(shù)等條件相同的情況下，繞機的可能性會隨著輸電線路電壓的升高而增大。雷電先導(dǎo)的幅值大小和桿塔的固有參數(shù)，比如絕緣配置等決定反擊情況，而繞擊決定于接地體和先導(dǎo)是否具備前述提到的發(fā)生繞擊必須具體的條件。雷電繞擊到輸電線路后，根據(jù)桿塔的絕緣水平和雷電先導(dǎo)的幅值判斷是否會發(fā)生閃絡(luò)。低空低幅值雷電先導(dǎo)對耐雷水平低的輸電線路會有反擊作用，會造成輸電線路的損壞，而且容易滿足繞

27、擊的條件，繞機的幾率比高幅值的雷電先導(dǎo)要高。第三章 輸電線路雷電繞擊跳閘率計算方法據(jù)國內(nèi)外大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，繞擊是導(dǎo)致超高壓、特高壓輸電線路跳閘最主要的原因。目前交流架空輸電線路雷電繞擊跳閘率的計算有多種方法，由于模型不同、初始參數(shù)選取不同，計算結(jié)果出現(xiàn)較大差異。主要的方法有規(guī)程法、電氣幾何模型計算方法、先導(dǎo)發(fā)展模型法與EMTP仿真計算法。3.1規(guī)程法DL/T6201997規(guī)程法是由早期線路運行經(jīng)驗、現(xiàn)場實測與模擬試驗歸納得到的，主要考慮保護角和桿塔高度的影響，將地形宏觀地分為平原與山區(qū)兩種，未考慮地面傾角、雷電先導(dǎo)入射角、桿塔形狀、工作電壓和雷電參數(shù)等對繞擊率的影響，無法解釋屏蔽失效、存在最

28、大繞擊電流的問題和繞擊率過大的原因。同時建弧率與繞擊率的計算較為簡單，不能反映實際情況，帶來計算偏差。1958年，B. Bypgcdopf通過對前蘇聯(lián)35220kV線路，總計220, 000公里年的線路雷電活動特性的統(tǒng)計分析，提出雷電繞擊概率與輸電線路保護角密切相關(guān)的結(jié)論，且得出雷電繞擊導(dǎo)線概率的經(jīng)驗公式：（3-1）其中：Pa為雷電繞擊導(dǎo)線概率；為地線對導(dǎo)線的保護角。1961年，M. B. Koctenko根據(jù)模擬實驗和運行經(jīng)驗，進一步提出繞擊率不但與線路保護角有關(guān)，還與線路高度相關(guān)，并提出經(jīng)驗公式：（3-2）其中：Pa為雷電繞擊導(dǎo)線概率；為地線對導(dǎo)線的保護角；hg為避雷線高度。 我國根據(jù)在2

29、20kV新杭線上磁鋼棒實測記錄和前蘇聯(lián)的運行經(jīng)驗，在1997年頒布的“交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合”中指出，輸電線路雷擊繞擊導(dǎo)線的概率可由以下經(jīng)驗公式計算：對平原線路（3-3）對山區(qū)線路（3-4）以上經(jīng)驗公式均來自于較低電壓等級線路的統(tǒng)計結(jié)果，由于在較低電壓等級線路中雷電繞擊在雷擊事故中所占比例較低，因此，在低電壓等級線路中，用經(jīng)驗公式法對線路的屏蔽性能進行評估具有一定的適用性。但同時由于經(jīng)驗公式法完全是一種依賴現(xiàn)場觀測統(tǒng)計的分析方法，考慮影響雷電繞擊特性的因素也比較單一，使得其在超高壓/特高壓線路雷電繞擊特性計算中存在很大的局限性。規(guī)程中根據(jù)線路的運行經(jīng)驗以及現(xiàn)場實測和模擬試驗，認為雷

30、電繞擊導(dǎo)線的概率與桿塔的保護角、桿塔高度以及輸電走廊的地形、地貌等有關(guān)，與雷電流幅值無關(guān)。這種處理方法方便運行人員進行簡單的計算，但常常不能反映具體線路的特點，不能很好的解釋屏蔽失效的現(xiàn)象。同時，規(guī)程中對雷電流幅值概率是根據(jù)新杭線多年采用磁鋼棒累計測量的結(jié)果，具有一定的局限性，對評估輸電線路的繞擊性能不利。3.2電氣幾何模型法 為分析避雷線保護效果，Brown GW等在20世紀60年代提出了電氣幾何模型。電氣幾何模型法依據(jù)近年對雷電活動情況的大量觀測，結(jié)合實驗室模擬試驗結(jié)果，細致考慮了雷擊線路的過程，引入繞擊率與雷電流幅值相關(guān)的觀點，考慮了線路結(jié)構(gòu)、雷電參數(shù)雷電先導(dǎo)入射角、地勢和工作電壓等對繞

31、擊率的影響。具體來說，依據(jù)桿塔的結(jié)構(gòu)與相關(guān)參數(shù)，以易擊相導(dǎo)線為研究對象，依據(jù)IEEE 提出的幾何模型確定雷電繞擊電氣幾何模型，計算對應(yīng)的最小與最大擊距，進而分析擊距范圍內(nèi)的落雷概率，從而得出繞擊跳閘率。研究者提出了多種不同擊距與雷電流幅值的關(guān)系式，導(dǎo)線、地線和地面的擊距計算公式相異較大，有待進一步的研究驗證。 目前相關(guān)學(xué)者對電氣幾何模型認識的差異主要集中在雷電先導(dǎo)對桿塔、導(dǎo)線以及避雷線的擊距(擊距系數(shù))，繞擊概率的計算方法三方面。電氣幾何模型提出之后又陸續(xù)出現(xiàn)了多種改進的電氣幾何模型，在Eriksson提出的改進模型中，首次提出了“避雷線和導(dǎo)線吸引半徑”的說法，認為當下行雷電先到進入避雷線或?qū)?/p>

32、線的吸引半徑之內(nèi)，上行先導(dǎo)將對下行雷電先導(dǎo)進行攔截而發(fā)生雷擊。不久，Rizk對電氣幾何模型也進行改進，他認為雷擊是由于雷云下行先導(dǎo)和線路上的上行先導(dǎo)的相遇而發(fā)生的，還考慮了“雷電先導(dǎo)方向”和“雷電繞擊分散性”對雷擊跳閘率的影響，將計算進一步深入。這些考慮到“上行先導(dǎo)”問題的改進方法越來越多，但都有待于實際運行的進一步檢驗。3.3先導(dǎo)發(fā)展模型法雷擊本質(zhì)上就是一種超長間隙放電。雷電繞擊的機理已經(jīng)介紹到雷電先導(dǎo)以梯級的形式向地面發(fā)展，發(fā)展的方向是隨機的，最后定位是由周圍空氣電場分布情況和迎面導(dǎo)擊的作用決定的。（3-5）雷電流的大小與雷電所帶的電荷量大小有關(guān)，進一步講，和通道電荷密度相關(guān)。通過一些經(jīng)驗

33、以及數(shù)據(jù)分析，得到第一次回擊的雷電流波形積分公式，見式3-5（3-6）雷云高度一般取為23km。假設(shè)雷電所帶電荷密閉沿通道線形均勻分布，通道線電荷密度與雷電流幅值I的關(guān)系為：雷電的下行先導(dǎo)在接近地面時會由于下行先導(dǎo)的存在而產(chǎn)生多條分支，根據(jù)觀測統(tǒng)計，一般主要的分3至5條支路，在本次分析的模型中，分支數(shù)取5，分支通道長度等于50m。雷電先導(dǎo)頭部積聚著大量的電荷，在建立模型進行分析時，可以假定在電荷分布均勻的通道頭部放置一個點電荷來模擬這一現(xiàn)象。一般取該點電荷的電荷量為雷電所帶總電荷量的百分之二。其模型見圖3-1所示。1-下行先導(dǎo)主干通道 2-等效分支通道 3-頭部點電荷圖3-1 下行先導(dǎo)通道模型

34、據(jù)大量的觀測數(shù)據(jù)分析，通道半徑一般取1米到10米，雷電流與通道電荷等效半徑之間的關(guān)系為（3-6） 下行先導(dǎo)在輸電線路上感應(yīng)的電位與輸電線路距地高度，輸電線路線徑之間的關(guān)系如下：（3-7）其中，輸電線路上感應(yīng)的電位單位為km下行先導(dǎo)的每個梯級在空間地發(fā)展都是隨機的，在先導(dǎo)發(fā)展模型中，將這種隨機性按照圖3-2來進行劃分，將發(fā)展方向取到的范圍。圖3-2 下行先導(dǎo)發(fā)展隨機性在具體仿真計算中，每隔取一個方向，總共有61個發(fā)展方向。由于雷電先導(dǎo)發(fā)展方向的隨機性，先導(dǎo)往這61個方向發(fā)展的概率也不盡相同。我們知道，雷電先導(dǎo)的發(fā)展方向與雷電周圍空間電場分布情況有關(guān)，所以在這種模型計算當中，直接將空間電場在這61

35、個方向的場強分量作為發(fā)展方向的可能性系數(shù)，將這些系數(shù)進行累加，得到繞擊率的計算公式為：（3-8）其中，P為繞擊導(dǎo)線的概率；為擊中導(dǎo)線的發(fā)展方向上的空間電場分量；為擊中地線的發(fā)展方向上的空間電場分量；為擊中大地的發(fā)展方向上的空間電場分量。3.4 ATP-EMPT仿真計算方法ATP-EMTP 仿真計算法是基于架空線路的實際布線結(jié)構(gòu)和桿塔參數(shù)，考慮運行電壓、雷電參數(shù)和波傳播過程等建立計算模型，以絕緣子閃絡(luò)電壓值為判斷依據(jù)模擬雷擊過程，計算桿塔的耐雷水平。利用ATP仿真軟件可以進行輸電線路雷電反擊與繞擊仿真，通過仿真分析桿塔接地電阻，線路擋距、桿塔高度、導(dǎo)線電壓、桿塔波阻抗等因素對線路耐雷水平的影響。

36、在這些分析的基礎(chǔ)上，建立與桿塔高度、絕緣子閃格相關(guān)的ATP模型，同時由于考慮了線路沖擊電暈等影響，仿真的結(jié)果更具可信度，誤差較小。ATP-EMTP軟件中自帶LCC模塊，根據(jù)研究對象的不同可以選擇不同的模型，輸電線路所用的模型主要有Bergeron模型和Jmarti模型兩種。Bergeron模型是利用差分的原理，利用歷史記錄來實現(xiàn)線路的仿真，主要用于時域仿真；Jmarti模型可以通過改變頻率值、頻率的起始值、步長等參數(shù)進行頻域仿真。這種仿真模型，可以直接計算地線和導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，不必考慮被擊中的避雷線和已經(jīng)發(fā)生閃絡(luò)的導(dǎo)線對還未發(fā)生閃絡(luò)導(dǎo)線的耦合電壓，簡化了計算過程的同時也提高了計算的精度。

37、線路在實際運行中，尤其是330 kV及以上的輸電系統(tǒng)，由于工頻運行電壓在過電壓中占有相當?shù)谋嚷剩瑢υO(shè)備絕緣影響不能忽略，因此必須考慮工頻運行電壓的影響。計算中取工頻電壓為2/3 Uphn（額定工頻運行相電壓），來計算線路的耐雷水平，計算結(jié)果較為保守。第四章 電氣幾何模型法4.1 雷電參數(shù)雷暴日與雷暴小時 在進行輸電線路雷電繞擊計算時，需要結(jié)合具體區(qū)域的氣候特點，考慮雷電活動情況。如果某一地區(qū)的雷電活動頻率，可以用雷暴日或雷暴小時來表示。雷暴日是指一年中有雷電的天數(shù)，只要在一天內(nèi)聽到雷聲就算作一個雷暴日。雷暴小時是在一個小時內(nèi)只要聽到雷聲就算作一個雷暴小時。由于各年雷暴日或雷暴小時變化較大，所以

38、應(yīng)采用多年的平均值，見表4-1。表4-1年平均雷暴日數(shù)雷暴小時數(shù)/雷暴日數(shù)2025304050607080及以上2.232.53.5343.34.3從表2.1可以看出，雷暴小時數(shù)與雷暴日數(shù)的比值會隨雷暴日數(shù)增加而增大。總體上來看，雷暴小時數(shù)與雷暴日數(shù)的比值約等于3右。一般來說，把年平均雷暴日不超過15日的地區(qū)叫少雷區(qū)，超過40日的叫多雷區(qū)，超過90日的叫強雷區(qū)，在防雷設(shè)計上要因地制宜區(qū)別對待。 地面落雷密度地面落雷密度用表示，其表示在一個雷暴日中，每平方公里地面上的平均落雷次數(shù)。一般雷暴日數(shù)的比值較大的地區(qū)，其值也較大。對雷暴日數(shù)為40的地區(qū)，我國標準取 = 0.07（次/雷暴日·k

39、m2）4.1.3 雷電流幅值雷電流幅值的大小是由氣象條件和自然條件決定的，是一個隨機的變量，只能通過大量的實測，在大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行分析估算其概率分布的規(guī)律。根據(jù)我國實測數(shù)據(jù)，雷電流幅值概率計算可用下式來計算：（4-1）式中：Im 雷電流幅值，kA； P 幅值大于I 的雷電流出現(xiàn)的概率。4.2 電氣幾何模型 電氣幾何模型的構(gòu)建與分析所謂的電氣幾何模型（簡稱EMG）是指將雷電的放電特性與線路的結(jié)構(gòu)尺寸聯(lián)系起來而建立的一種幾何計算模型。其基本原理是：由雷云向地面發(fā)展的先導(dǎo)放電頭部到達被擊物體的臨界擊穿距離-擊距以前，擊中點是不確定的。雷電可能擊中桿塔，也可能擊中避雷線，更地的先導(dǎo)也可能擊中大地。據(jù)

40、EMG，雷云的先導(dǎo)對避雷線、導(dǎo)線及大地的擊距相等，均為。擊據(jù)與雷電流幅值I有如下關(guān)系：（4-2）式中，k、p是兩個常數(shù)，不同的研究者給出的參數(shù)不同，見表4-2。但幾何模型的圖形擊原理是相同的。表4-2 不同研究者的擊距數(shù)值源來電流/kA雷/m距擊8019022417410010017532820677469335073128對于某一雷電流幅值，對應(yīng)有擊距。在輸電線路的橫斷面上，分別以避雷線所在的點s和導(dǎo)線所在的點C為圓心，以為半徑做弧 與 ，兩圓弧交于點 。雷電流幅值的改變，對應(yīng)的擊據(jù) 也將改變，點的軌跡就是s、c連線的垂直平分線，如圖4-1。在離地面距離為處作平行于地面的線，與弧交于點（點的

41、軌跡是曲線）。雷電的先導(dǎo)頭部落入弧、或直線時，將分別擊中避雷線、輸電線或大地。最大的擊據(jù)為（4-3）幅值為的雷電流擊于弧和上的概率，分別與該兩弧在水平面的投影寬度與成比例。因此，長度與的比值就是幅值為的雷電流的繞擊率。圖4-1 雷擊線路電氣幾何模型在圖4-1中，比較雷電流、（分別對應(yīng)于、擊距）兩種情況?？梢钥闯觯豪纂娏髟酱?，繞擊率越小，雷電流越小，繞擊率越大。如果保護角減小，最大的擊距將減小，點將沿曲線方向順時針方向向下移動，繞擊范圍減小，與的比值減小，繞擊率減小。見圖4-2所示。圖4-2 保護角減小繞擊率減小電壓等級的提高直接反應(yīng)在桿塔高度的增加上。電壓等級增加，桿塔及避雷線的高度、增加，最

42、大的擊距將增大。由于雷電的先導(dǎo)頭部對避雷線、輸電線及大地三者的擊距相同，繞擊區(qū)的下分界面向下移動，塔桿高出虛線部分（下端），繞擊去的下分界面將變成。繞擊范圍增大，對于幅值為的雷電流，與的比值增大，繞擊率提高。見圖4-3所示。繞擊跳閘率的計算式為：（4-4）式中，為落雷密度；為出現(xiàn)的概率。圖4-3 桿塔高度增加，繞擊率增大圖4-3 桿塔高度增加繞擊率增加在經(jīng)典電氣幾何模型中提出了擊距的概念，假設(shè)雷電先導(dǎo)對導(dǎo)線、對避雷線及對大地三者的擊距相等。將雷電的放電特性與線路的結(jié)構(gòu)尺寸聯(lián)系起來。在考慮繞擊率與桿塔的高度及避雷線保護角的關(guān)系之外，更為細致地考慮了雷擊線路的過程，引入了繞擊率與雷電流幅值有關(guān)的理

43、論，比規(guī)程法前進了一步。 暴露距離計算繞擊率在 1993 年的 IEEE 工作報告中通過暴露距離這一物理量來描述線路屏蔽失效的現(xiàn)象。如圖 2.5 所示，屏蔽弧與暴露弧以及地面擊距線相交于 A、B 兩點，暴露距離是指 A、B 兩點的水平距離。用暴露距離來描述繞擊問題的前提是忽略先導(dǎo)通道發(fā)展的隨機性，假定雷電先導(dǎo)通道均是垂直于地面向下發(fā)展。依據(jù)此概念，若雷電先導(dǎo)落入暴露距離這一范圍上，那么導(dǎo)線 C 將會被雷擊中，若先導(dǎo)落入其他范圍，導(dǎo)線被有效屏蔽，雷電流經(jīng)避雷線流入地面或直接注入地面。根據(jù)暴露距離的物理概念，可以得到整段線路被雷擊的面積為： L 為線路長度（km），即檔距。IEEE 工作組推薦公式

44、為：（4-5） （flash/a）經(jīng)過大量案例的計算分析表明，用暴露距離來計算繞擊跳閘率、評價線路繞擊耐雷性能比較準確，但是由于具體線路結(jié)構(gòu)不同，A、B 兩點的相對位置關(guān)系不同，使得計算所取的暴露距離也不同。暴露距離的計算分以下幾種情況：1. 滿足如下三個條件A 兩圓交點 A 的縱坐標大于 0，即；B 對地擊距大于導(dǎo)線對地平均高度，C 兩圓交點 A 存在在這三個條件均滿足的條件下，屏蔽示意圖如圖4-4 所示。圖中將坐標系的原點建立在避雷線處，P 點為導(dǎo)線所在處，避雷線保護角為 ，避雷線和導(dǎo)線對地高度分別為分別為避雷線、導(dǎo)線和地面的擊距，d 為導(dǎo)線和避雷線之間的距距離，d 為導(dǎo)線和避雷線之間的距

45、距離。則暴露距離，通過解方程組得到 A,B 兩點坐標如下：（4-6）（4-7）其中因此暴露距離為（4-8）圖4-4 EMG屏蔽示意圖如果實際中避雷線與導(dǎo)線的屏蔽幾何關(guān)系滿足條件A、C，但是不滿足B，也就是，如圖4-5所示。圖4-5 EMG屏蔽示意圖在這種情況下，暴露距離就是D點到A點在X軸方向的距離：（4-9）其中，帶入上面的式子得到暴露距離的計算公式：（4-10）如果是滿足條件B、C，條件A不滿足，也就是，如圖4-6所示，那么暴露距離的計算公式如下：圖4-6 EMG屏蔽示意圖（4-11）如果只有滿足條件C，那么暴露距離則由避雷線與導(dǎo)線的引雷半徑?jīng)Q定，計算公式如下：（4-12）如果滿足條件C，

46、 ，但是，且，得到暴露距離的計算公式如下：（4-13）如果是滿足條件C，但是的情況下，暴露公式的計算如下： 電氣幾何模型的改進以上介紹的電氣幾何模型是經(jīng)典的電氣幾何模型在應(yīng)用中也存在著問題。如當線路額定電壓上升時，由于絕緣加強，所以耐雷水平上升，允許擊距也隨之上升。這樣就得出了有效屏蔽角a可以隨著額定電壓的上升而加大的結(jié)果。但這一點與運行經(jīng)驗恰恰相反，運行經(jīng)驗說明，隨著額定電壓的上升，其保護角應(yīng)下降。根據(jù)經(jīng)典電氣幾何模型的特點和存在的不足，研究者們又提出了關(guān)于“上行先導(dǎo)”的改進的電氣幾何模型。該模型提出，隨著桿塔高度的增加，雷電先導(dǎo)對導(dǎo)線、避雷線及大地的擊距應(yīng)有所變化。見表4-3。表4-3 不

47、同桿塔高度下的擊距hd/m4048687883擊距/m69.7981.82111.45126.61132.4768.4079.20108.60124.30128.5059.0059.0059.0059.0059.00隨著桿塔高度的增加，先導(dǎo)對地的擊距始終保持不變，而對導(dǎo)線、避雷線的擊距、都將增加；同一下，略大于，且很接近，視二值相等。經(jīng)分析得出先導(dǎo)對地擊距與先導(dǎo)對導(dǎo)線擊距的比例系數(shù)的計算式：（4-14）考慮到“上行先導(dǎo)”的問題，提出隨著電壓等級的提高，雷電先導(dǎo)對導(dǎo)線及避雷線的擊距相等，而對大地的擊距較小。對應(yīng)于大地擊距的直線將向下平移，弧將變長，繞擊率將變大。要滿足屏蔽設(shè)計要求，必定要減小避雷

48、線的保護角，彌補了經(jīng)典電氣幾何模型的不足。第五章 案例分析5.1 案例分析一為了進一步研究基于電氣幾何模型的輸電線路繞擊跳閘率計算方法的實用性，選取某一地區(qū)的220KV輸電線路進行具體分析。線路參數(shù)見表5-1。表5-1 線路參數(shù)列表桿塔類型檔距（m）導(dǎo)線掛線點對地高度（m）避雷線掛線點對地高度（m）導(dǎo)線掛線點對塔中心水平距離（m）避雷線掛線點對塔中心水平（m）絕緣子串長度（m）3583040138.52.3430630.541.57.23.82.344202531.97.52.62.0443752123.57.86.32.044該輸電線路全線長63.264公里，共180基桿塔，LGJ-240型

49、號導(dǎo)線，GJ-50型號地線，導(dǎo)線與地線的相關(guān)機械參數(shù)見表5-2所示。表5-2 導(dǎo)線與地線的相關(guān)機械參數(shù)導(dǎo)線型號型號LGJ-240LGJ-50計算外徑d（mm）21.289.0計算截面S（mm）271.149.46單位重量q（公斤/公里）96.942.37安全系數(shù)K2.53.0彈性模數(shù)E（公斤/mm2）800018500線膨脹系數(shù)（1/ ）瞬時破壞應(yīng)力（公斤/mm2）29120外絕緣配置情況：0-13#桿塔，每串 XW-4.5 絕緣子 13 片；14-179#桿塔每串 LXHY4-70 絕緣子 14 片。全線桿塔高度在 3060m 之間。2000 年 1 月 1 日至 2001 年 1 月 1

50、日，共 122 個雷電日，平均落雷密度為 0.013982（flash/km2/a），不考慮地面傾角的影響，按照暴露距離可以計算全線線路繞擊跳閘率，在這個案例分析中，只計算40#-90#這一段線路的繞擊調(diào)整率。計算中取40雷電日/年，地閃密度有公式得到為4.024（flash/km2/year）。由于在弧與弧的比值中，計算參數(shù)為年雷擊次數(shù)，根據(jù)實際的雷電定位測試結(jié)果，該線路年雷擊次數(shù)取為5次/年。擊距公式采用IEEE推薦公式：（5-1）根據(jù)歐洲、澳洲和美國的觀測結(jié)果，雷電流分布服從對數(shù)正態(tài)分布，雷電流 概率密度函數(shù)如下：（5-2）其中，導(dǎo)線對地平均高度：（5-3）（5-4）避雷線對地平均高度：

51、依據(jù)導(dǎo)線和避雷線的機械特性，導(dǎo)線和避雷線的弧垂可按下面公式計算：導(dǎo)線弧垂：（5-5）避雷線弧垂：（5-6）其中，為絕緣子串的長度（m）； 為導(dǎo)線橫擔(dān)對地高度（m）；為避雷線橫擔(dān)對地高度（m）為檔距（m）；為導(dǎo)線單位重量（公斤/公里）；為導(dǎo)線安全系數(shù)；為導(dǎo)線計算截面積（mm2）為導(dǎo)線瞬時破壞應(yīng)力（公斤/mm2）為避雷線單位重量（公斤/公里）；為避雷線安全系數(shù)；為避雷線計算截面積為避雷線瞬時破壞應(yīng)力（公斤/mm2）（5-7）擊距公式：（5-8）其中，為避雷線保護角；為地面傾角；為擊距系數(shù)。（5-9）根據(jù)理論模型和現(xiàn)場數(shù)據(jù)推到可以得到擊距系數(shù)的計算公式，見公式（5-9）式。其中令導(dǎo)線高度h為桿塔高度

52、H的0.9倍，即（5-10）通過這些參數(shù)以及公式的計算，將數(shù)據(jù)代入到第四章介紹的雷電繞擊跳閘率的計算公式：得到該輸電線路某一段距離雷電繞擊跳閘率。通過計算得到雷電繞擊跳閘率約等于0.27. 運行經(jīng)驗表明，220kV 線路的跳閘率在 0.2（flash/100km/a）左右，可以看出計算誤差較小，具有較高的參考價值和實用性。結(jié)合這個案例，我們可以清楚地認識電氣幾何模型的應(yīng)用過程，其中計算需要的參數(shù)需要根據(jù)具體情況進行選擇。5.2 案例分析二由前面的分析知道，山區(qū)輸電線路最容易發(fā)生雷電繞機現(xiàn)象，因為選用某山區(qū)輸電線路作為研究對象，用電氣幾何模型方法進行雷電繞擊跳閘率的計算及雷電繞擊率與所處的地理位

53、置和地面傾角的關(guān)系分析。5.21 輸電線路位于山頂雙避雷輸電線路位于山頂時的電氣幾何模型。如圖5-1 所示。圖中：、 分別為地線擊距、導(dǎo)線擊距、地面擊距；、 分別為地線、導(dǎo)線平均高度；、 分別為山左、右側(cè)的地面傾角；、分別為輸電線路左、右側(cè)的暴露距離；為保護角。圖5-1 輸電線路位于山頂時的電氣幾何模型示意圖輸電線路的暴露距離、與、 和有關(guān)，其計算公式為（5-11）式中。由于輸電線路位于山頂，、的大小與相關(guān)，即（5-12）式中： 為S、C 點之間的距離。輸電線路的最大繞擊雷電流 與最大擊距 有關(guān)，即（5-13）式中：、分別為輸電線路左、右側(cè)的最大繞擊雷電流；、 分別為輸電線路左、右側(cè)的最大擊距

54、，其計算公式為（5-14）式中：為擊距系數(shù)；、的計算公式為（5-15）（5-16） 得到、 后，可計算輸電線路左、右側(cè)的繞擊閃絡(luò)率、和總的繞擊閃絡(luò)率（5-17）式中：為落雷密度，次/()；l 為輸電線路長度；f(I)為雷電流概率密度，；為臨界的繞擊閃絡(luò)電流。輸電線路的雷電繞擊跳閘率為（5-19） 式中為建弧率。5.2.2 輸電線路位于山坡輸電線路位于山坡時的電氣幾何模型如圖5-2 所示，圖中為山坡的傾角。輸電線路方向垂直于山腳到山頂?shù)姆较颍嚯x山近側(cè)的暴露距離為，距離山遠側(cè)的暴露距離為，其計算公式為 （5-20）式中：、是的函數(shù)，有（5-21）圖5-2 輸電線路位于山坡時的電氣幾何模型示意圖輸

55、電線路的最大繞擊雷電流 、與最大擊距 的關(guān)系由式(5-13)定義，其中：、 分別為距離山近側(cè)、距離山遠側(cè)的最大繞擊雷電流；、分別為距離山近側(cè)、距離山遠側(cè)的最大擊距，其計算公式為（5-22）式中（5-23） （5-24）計算出、后，由式(5-17)(5-19)計算。5.2.3 輸電線路從山腳到山頂架設(shè)輸電線路從山腳到山頂架設(shè)時的電氣幾何模型如圖5-3 所示，圖中為傾角。此種情形下，保護角的計算公式為（5-25）式中d 為導(dǎo)、地線在與山坡垂直方向的投影長度。圖5-3 線路沿山腳到山頂架設(shè)時的示意圖地面擊距與、I 和相關(guān)，其計算公式為（5-26）輸電線路的暴露距離根據(jù)式(5-11)計算得出，其中 、是的函數(shù)，其關(guān)系為（5-27）（5-28）輸電線路的最大繞擊雷電流 與最大擊距有關(guān)，即（5-29）式中與和有關(guān)，其計算公式為（5-30）式中F 和G 的計算公式為（5-31）（5-32）輸電線路的繞擊跳閘率為 算例試驗線路為220 kV 雙避雷線輸電線路，導(dǎo)線平均高度，地線平均高度，保護角，落雷密度 次/。通過試驗，比較了輸電線路分別位于山頂、山坡和沿山腳到山頂架設(shè)時的 和。輸電線路位于山頂時， 與 的計算值如圖5-4、5-5 所示。由圖5-4、5-5 可知：地面傾角在間變化時， 的變化范圍為10.836 766.676 7 kA，的變化范圍為0.252