[發明專利]一種輸電線路差異化防雷方法及系統

有效

• 申請號: 202011373180.X
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112382977B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 劉貫科
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司;廣東電網有限責任公司東莞供電局
• 主分類號: H02G1/02
• 分類號: H02G1/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王雨

本發明公開了一種輸電線路差異化防雷方法，包括：獲取防雷目標區域的歷史雷電數據；將歷史雷電數據中的日期按日雷電地閃次數降序排列，得到雷電日降序表；從雷電日降序表中依序提取多個最強雷電日，獲取各最強雷電日中雷電發生的連續時段，利用輸電線路微氣象站獲取連續時段的平均風速和風向數據；當滿足預設的防護啟動條件時，啟動防雷電繞擊差異化雷電防護；防護啟動條件包括：平均風速大于預設的風速閾值，且風向滿足預設的風向范圍。本發明提供一種輸電線路差異化防雷方法及系統，能夠顯著降低與颮線主導風向垂直的輸電線路遭雷擊繞擊的概率，從而有效避免風偏雷擊閃絡造成的輸電線路雷擊跳閘，提高輸電線路的雷擊災害防護能力。

技術領域

本發明涉及輸電線防雷技術領域，尤其涉及一種輸電線路差異化防雷方法及系統。

背景技術

受風速地形等因素影響，輸電線路容易遭受雷電繞擊影響，并且在風向垂直與輸電線路時影響最為突出。為保障輸電線路安全運行，電力部門在考慮各種運行工況的條件下設置了輸電線路設計風速，在設計風速以下可保障系統安全。為適應不同地域的雷電風速特性，現行《110～750kV架空輸電線路設計規程》規定，在沿海雷暴時風速較大地區及線路設計風速超過35m/s的地區采用15m/s作為桿塔風偏設計標準風速；對于內陸最大設計風速小于35m/s的地區一般采用10m/s作為桿塔風偏設計標準風速。

實際上，現有架空輸電線路設計規程中選取的桿塔風偏設計風速是在缺乏海量準確雷電記錄和高密度風速記錄條件下的經驗參數，并不一定能準確刻畫對應的雷擊風險。雷電過電壓時的風偏閃絡概率取決于風速與雷電的聯合分布，如強雷暴時并發超設計風速的強風，將顯著明顯抬高雷電過電壓下風偏閃絡的風險。

實際生活中，強雷暴和大風具有強并發性，颮線天氣下往往同時出現大量雷暴和強風。如強風天氣下并發強雷暴，由風偏導致線路雷擊跳閘的幾率將會顯著增加。根據對2005年至2013年間香港地區雷電和風速數據的分析，發現雷電和風速具有強并發性，大風時往往伴隨有強雷暴，約有20％的雷電地閃發生在風速大于或等于15m/s桿塔風偏設計風速條件下，而雷電次數最多的40個最強雷暴日中，幾乎所有雷電日的風速均在10m/s以上。因此，在雷暴日強風作用下，輸電線路發生雷電繞擊的風險顯著高于預期。有必要針對性地分析識別存在較高雷電繞擊風險地輸電桿塔，并展開差異化地雷電防護。

根據氣象領域的研究，強雷暴往往伴隨颮線發生。颮線是我國夏季常見的災害性對流天氣，是由多個雷暴云團或雷暴單體側向排列組成的強烈雷雨帶，水平尺度長、寬均約幾十至上百公里。颮線天氣通常伴有雷暴、大風、冰雹和短時暴雨等，其中雷暴大風的出現頻率最高。由于雷電是雷暴云和雷暴云團的云中、云間和云地放電造成的，雷電的移動軌跡取決于雷暴云團的移動趨勢。發生雷暴時，雷暴云團的移動軌跡是在特定氣候和環境條件的風向決定的。因氣候和環境條件具有多年穩定的特性，雷電軌跡的統計特性具有比較強的穩定性和可重復性。

以粵港澳大灣區為例，華南地區的颮線引起的強陣風又稱“石湖風”。受地理與氣候條件影響，粵港澳大灣區颮線天氣引起的石湖風可分為東北石湖風和西北石湖風：

春末夏初，當冷鋒或低壓槽南下影響華南及其沿岸地區時，如配合大氣層上空有擾動由西向東經過時，將會形成西北石湖風；它將推動雷暴云團自珠江口西北部移向香港，造成西北往東南方向的雷暴軌跡。根據統計，2005年至2014年最強的40次雷暴中，20次雷暴軌跡來自西北方，占比達50％。

當熱帶氣旋移至臺灣附近海域時，外圍雨帶影響難以覆蓋廣東，而熱帶氣旋的下沉氣流一般會使華南沿岸地區云量稀少。長時間日照下，廣東內陸地區下午會變得酷熱，地面溫度上升可能會激發雷暴產生。由于當時該區大氣層中層的背景風一般為北至東北風，此時東北石湖風會推動多個雷暴云團或雷暴單體組成的颮線由東北往西南方向運動，并形成該方向的雷暴軌跡。據統計，2005年至2014年最強的40次雷暴中，15次雷電軌跡來自東北方向，占比達37.5％。