陳國宇

摘要：高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，而其安全性與桿塔分流系數(shù)具有密切的關(guān)系。文章簡要分析了高壓輸電線路桿塔分流系數(shù)的重要性，影響桿塔分流系數(shù)的幾個(gè)重要因素，包括雷電流幅值、雷電流陡度和桿塔接地電阻，不同條件下的桿塔分流系數(shù)及其計(jì)算測定方法。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路；輸電線桿塔；分流系數(shù)

中圖分類號：TM753 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）03-0139-02

高壓輸電線路是電力系統(tǒng)中最為重要的組成部分，而雷電是影響輸電線路安全性的重要因素。在輸電線路防雷計(jì)算中需要考慮到幾個(gè)重要的參數(shù)，包括地閃密度、擊桿率、桿塔分流系數(shù)及繞擊率等，其中的桿塔分流系數(shù)是就算桿塔耐雷擊水平的重要參數(shù)。本文就桿塔分流系數(shù)的相關(guān)方面進(jìn)行了探討，為桿塔分流系數(shù)的調(diào)節(jié)應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

1 高壓輸電線路桿塔分流系數(shù)的重要性

通常的桿塔計(jì)算模型主要有三類，即集中電感、單一波阻抗及多波阻抗模擬的桿塔。三種模型各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，而在實(shí)際當(dāng)中最多使用的是集中電感模擬桿塔。在電感模擬桿塔中對于塔頂電位的計(jì)算，按照下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：

Ri—沖擊接地電阻

Lt—總電感

dIt/dt—雷電流陡度

βtow—分流系數(shù)

It—雷電流值

I—雷電流

構(gòu)成塔頂電位有兩部分：（1）接地沖擊電阻引起的電壓；（2）雷電流變化引起桿塔電感的感應(yīng)電壓，它們都與桿塔分流系數(shù)緊密相關(guān)。除了塔頂電位之外，如絕緣配合、絕緣擊穿等都是與桿塔風(fēng)流系數(shù)相關(guān)聯(lián)的。但是在工程設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，為了設(shè)計(jì)計(jì)算的方便，常將βtow取定為常數(shù)，如在單根避雷針設(shè)計(jì)時(shí)，取βtow=0.9，雙根避雷針設(shè)計(jì)時(shí)，取βtow=0.86。而實(shí)際情況是βtow的值，受到很多因素的影響，如雷電流的陡度、幅值、雷擊桿塔部位等的不同而有不同的計(jì)算方法，因此將桿塔分流系數(shù)取定為常數(shù)，是存在安全隱患的，不利于提高輸電線路的絕緣可靠性。

2 高壓輸電線路桿塔分流系數(shù)的影響因素

2.1 雷電流幅值對分流系數(shù)的影響

理論上而言，桿塔電感對雷電流有一定的阻流效應(yīng)，但是阻流的能力是隨著時(shí)間的變化而表現(xiàn)出不同的阻流效果，所以分析認(rèn)為桿塔分流系數(shù)是隨著時(shí)間的變化而改變的。在一定的雷電流波形下，進(jìn)行仿真模擬試驗(yàn)確發(fā)現(xiàn)，雷電流幅值的變化并未導(dǎo)致桿塔分流系數(shù)的顯著變化，分析其中的原因，認(rèn)為桿塔和避雷線上的電流是同步變化的，變化比例系數(shù)相同，因此桿塔分流系數(shù)未見顯著變化。

2.2 雷電流陡度對分流系數(shù)的影響

在雷電流幅值固定的前提下，雷電流陡度的影響分成兩種情況：（1）雷電波以斜角波時(shí)，根據(jù)DL/T620-1997中的規(guī)定，其中Lg是避雷線

的等效電感值，所以桿塔分流系數(shù)與雷電流的陡度大小無關(guān)。（2）而實(shí)際雷電流的波形是變化的，故桿塔分流系數(shù)與是會隨著雷電流陡度的變化而改變的。在波形發(fā)生改變時(shí)，雷電流陡度調(diào)整變化，尤其是雷電流幅值固定時(shí)，即使很小的波頭變化，也會導(dǎo)致陡度的極大變化，因此，在集中電感模擬的桿塔設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，陡度的增大會導(dǎo)致分流系數(shù)的減小。

2.3 桿塔接地電阻對分流系數(shù)的影響

桿塔接地電阻的大小受到土壤特性和季節(jié)性凍土的影響，在一般的情況下，土壤特性可以在桿塔設(shè)計(jì)建設(shè)時(shí)進(jìn)行測定，以確定桿塔的分流系數(shù)，但是對于季節(jié)性變化的引起的土壤電阻的大小的改變，會直接影響到桿塔分流系數(shù)的確定。總體而言，凍土層的厚度小于接地裝置的埋深時(shí)，土壤高阻層對桿塔接地電阻的影響很小，而在超過接地裝置的埋深時(shí)，則會急劇的增大。當(dāng)凍土層厚達(dá)到3m時(shí)，桿塔接地電阻是正常季節(jié)30左右。所以在設(shè)計(jì)接地到導(dǎo)線時(shí)要充分考慮到季節(jié)性凍土對電阻的影響，應(yīng)取用最差條件下的分流系數(shù)作為設(shè)計(jì)參數(shù)。另外通過增加垂直接地極可有效的改善輸電線路的穩(wěn)定性。

3 不同條件下的桿塔分流系數(shù)的變化

對桿塔而言，線路避雷器的防雷執(zhí)行有兩個(gè)方面：一方面雷電直接擊中桿塔的頂部或檔距中部時(shí)，鉗電位發(fā)揮作用，通過線路避雷器向被保護(hù)相的導(dǎo)線分流，其再與地線耦合，以降低桿塔頂部的雷電位，提高桿塔絕緣子串的耐雷擊水平；另一方面，雷電繞擊輸電線路的導(dǎo)線時(shí)，也通過鉗電位作用，防止保護(hù)相絕緣子串閃絡(luò)，此時(shí)雷電流分向桿塔。（1）雷擊桿塔頂部。雷電流主要通過桿塔兩側(cè)相鄰導(dǎo)線進(jìn)行分流，是相對較為簡單的情況。（2）雷擊線路檔距中部。雷電流經(jīng)雷擊點(diǎn)兩側(cè)的避雷線電感分流后，再流向兩側(cè)桿塔入地。（3）雷電繞擊導(dǎo)線。雷電流一部分在繞擊點(diǎn)和線路避雷器段導(dǎo)線產(chǎn)生電感，再進(jìn)入桿塔進(jìn)一步分流，而另一部分則直接流入大地。在忽略殘壓的情況下，認(rèn)為桿塔沖擊接地電阻在7～15Ω時(shí)，雷擊桿塔頂部，桿塔分流系數(shù)在0.0717～0.0954，線路避雷器能向?qū)Ь€分流7%～10%，并且隨著桿塔沖擊電阻的增大而增大。在雷擊檔距中部時(shí)，可分流量在6%～8%，而在雷電繞擊導(dǎo)線時(shí)，桿塔分流系數(shù)在0.7124～0.7390之間，避雷器可向大地分流72%左右，在此情況下，桿塔沖擊電阻越小，桿塔分流系數(shù)越大，避雷器避雷作用越明顯。

4 高壓輸電線路桿塔分流系數(shù)的測定

桿塔避雷線分流系數(shù)可通過，序分量法、相分量法和簡易計(jì)算法等方法來計(jì)算得到，但是由于各方法都存在一定的缺陷，缺乏實(shí)際可用性，如：序分量法對于避雷線分流線的計(jì)算十分的麻煩，而相分量法則存在有計(jì)算中有很多的未知參數(shù)。正如前文所分析的桿塔分流系數(shù)的準(zhǔn)確性是關(guān)乎高壓輸電線路安全性的關(guān)鍵性參數(shù)，所以準(zhǔn)確有效的得到分流系數(shù)是進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)必要的，而通過現(xiàn)場測試的方法得到原始數(shù)據(jù)計(jì)算得到的分流系數(shù)更為準(zhǔn)確。與各種理論計(jì)算方法相比具有更為直接有效的優(yōu)勢，并且現(xiàn)場測試所需的儀器儀表沒有特殊的要求，如電流表、空氣開關(guān)，數(shù)字萬用表和滑動(dòng)變阻器等，它們均是電力測試中常用的設(shè)備。

但是值得指出的是現(xiàn)場測量不是直接的測定后，從儀器儀表上讀出桿塔分流系數(shù)，而是通過電流電壓法測定出避雷線分流接地阻抗上的壓降和電流，以此為基礎(chǔ)計(jì)算出避雷線分流接地阻抗大小和桿塔分流系數(shù)。其中在采集到足夠的實(shí)際數(shù)據(jù)之后，通過計(jì)算方法，如最小二乘法，它是幾組數(shù)據(jù)來尋找出兩個(gè)變量的近似函數(shù)關(guān)系，得到的公式稱之為經(jīng)驗(yàn)公式。

5 結(jié)語

高壓輸電線路桿塔分流系數(shù)是關(guān)系到輸電線路安全性的重要參數(shù)，而在以往的計(jì)算應(yīng)用當(dāng)中往往認(rèn)為其是一定的常數(shù)，因此可能會導(dǎo)致高壓輸電線路埋下安全隱患，存在不切合實(shí)際情況的現(xiàn)象。另外，對于分流系數(shù)的測定多停留在繁復(fù)的計(jì)算當(dāng)中，缺乏實(shí)際測定的經(jīng)驗(yàn)，這樣也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，所以對于高壓輸電線路桿塔分流系數(shù)的研究仍舊有許多的工作要探索。

參考文獻(xiàn)

[1] 王巨豐，齊沖，車詒穎，等.110kV高壓輸電線路桿塔分流系數(shù)的研究[J].高電壓技術(shù)，2007，33（3）：46-48.

[2] 林苗.線路避雷器在防雷中的分流系數(shù)推導(dǎo)[J].廣西電力，2008，（1）：5-7.

[3] 王晶晶，何金良，鄒軍.季節(jié)性凍土對變電站接地系統(tǒng)分流系數(shù)的影響[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（2）：41-45.

[4] 梁勁輝.論輸電線路桿塔在防雷計(jì)算中的重要性[J].廣東科技，2008，（7）：170-171.

[5] 萬欣.避雷線分流系數(shù)現(xiàn)場史冊研究[J].碩士論文，長沙理工大學(xué)，2007.

[6] 孫萍.有關(guān)輸電線路防雷計(jì)算中幾個(gè)參數(shù)取值的建議[J].電網(wǎng)技術(shù)，1998，22（8）：75-77.