为准确评估1 000 k V特高压同塔双回线路在不同绝缘子串型下的雷电性能,基于电磁暂态程序(EMTP)和电气几何模型(EGM),分别对特高压同塔双回线路在"I"型、"V"型绝缘子串设计条件下的反击和绕击性能进行了仿真研究。并分析了不同的杆塔最小空气间隙距离、塔高、接地电阻、地面倾斜角对线路雷电性能的影响,提出了最佳优化设计方案。最后,结合"皖电东送"工程的设计、运行情况,对比研究了"V"串线路与"I"串线路的雷电性能。结果表明,与"I"串线路相比,"V"串线路更易出现导线对上横担放电闪络,且反击闪络率也略高,但2者的绕击闪络率相差不大。此外,"V"串线路的防雷薄弱点在于其易出现导线对上横担的放电闪络,而"I"串线路的防雷薄弱点在于其易出现导线对下横担的放电闪络。工程设计中可针对2种串型线路各自的雷电薄弱点进行防雷优化设计。
为了解决我国南部沿海地区110 k V双回架空线路试点应用的管型复合材料绝缘杆(简称"复合材料杆")所存在的接地引下线易短接杆身绝缘的问题,针对典型设计的110 k V双回线路复合材料杆的结构特点,分析了避雷线采用沿杆表面架设接地引下线方式所面临电气问题的本质成因,提出了沿导线方向在两回线路中心线上竖直架设引下线的方式,定义为内侧竖直接地引下方式。该方式实现了将铁塔2项功能分离:复合材料杆起结构支撑作用、接地引下线起导电通流功能。通过真型杆头雷电冲击放电试验,证实了内侧竖直接地引下方式较沿杆表面接地引下方式的电气优势:沿杆表面和内侧竖直2种接地引下方式下的雷电冲击绝缘强度U50%分别为960 k V和1 230k V,后者较前者提高了28%;观察内侧竖直接地引下方式中雷电冲击放电路径,当垂直引下线离杆身距离大于0.60 m时,可避免沿杆表面接地引下时雷击闪络和工频续流电弧烧蚀复合材料横担,并可利用杆身绝缘性增加相对地爬距。结合雷电性能计算,获得了内侧竖直接地引下方式的雷电性能,与沿杆表面接地引下方式相比,反击耐雷水平提高了28%,雷击闪络跳闸率降低了54%。因此110 k V双回线路管型复合材料杆避雷线采用内侧竖直接地引下方式的雷电性能明显优于沿杆表面接地引下方式。
我国学者尝试在雷电活动强烈、污秽严重地区的110 k V架空线路应用复合材料绝缘杆,以提高相对地空气间隙距离和爬电距离。然而绝缘水平的提高,复合材料杆还是否需要架设避雷线以及避雷线接地引下线,是防雷面临的关键技术问题之一。针对典型110 k V复合材料杆,对比研究未架设避雷线的复合材料杆与架设避雷线的同电压等级、相同导线高度铁塔线路的雷电性能,考虑2种杆塔线路引雷能力、雷电冲击绝缘强度以及建弧率等因素的差异,发现:2种杆塔线路引雷能力间的差异可以忽略;未架设避雷线的复合材料杆雷电冲击绝缘强度是铁塔的3.5倍,建弧率为铁塔的53%,但是反击耐雷水平仅为24.5 k A,雷击跳闸率高达1.13次/(100 km?a),均明显劣于铁塔。据此,推荐110 k V复合材料杆架设避雷线。然后,对比估算避雷线不同接地方案下雷电性能的差异发现:避雷线若不经引下线接地,则复合材料杆雷电性能明显劣于铁塔,但若经引下线逐杆接地,则雷电性能显著优于铁塔。因此,提出避雷线应逐杆接地。综上所述,110 k V复合材料杆线路防雷接地方案应当采用架设避雷线,且通过金属引下线逐杆接地的设计。
