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1、摘 要雷电灾害严重影响人们的正常生活，从设施损坏到发生大面积的停电事故，因此防雷电灾害依然是电力系统安全稳定运行的关键。根据调查显示，雷击事故会产生严重的后果，比如说造成输电线路杆塔的单相闪络，严重的情况下甚至会产生两回同跳的严重跳闸事故。本文根据十堰山区的特殊地形与地貌复杂线路结构等因素，采雷电事故频繁发生，当地电力系统的稳定受到严重威胁。在过去的五年中，该地区220kV线路多次发生雷击闪络事故，造成事故的原因多数为雷电所引起的杆塔反击跳闸，这严重影响了十堰地区电力系统的安全和可持续运行。本文研究并重现了该地区的两条220 kV输电线路的故障。并对该地区的反击耐雷性能进行评估，采取差异化防雷
2、为防雷准则，制定防雷策略，可以有效减少该地区杆塔的跳闸率，促进电力系统的安全稳定运行。本文对防雷评估过程中所做的工作包括输电线路杆塔上雷电感应电压的计算、雷电主要参数的详细分析、Bergeron算法的介绍以及电磁暂态软件EMTP中的典型模块进行详细阐述，为十堰地区的220kV输电线路反击事故的分析与建模提供了研究方向和依据。利用EMTP电磁暂态软件建立220kV单回与双回输电线路雷电反击模型，并以数据验证该模型的理论可靠性，用于计算输电线路的反击耐雷水平。仿真结果表明，工频电压相位直接决定了导线的闪络顺序。影响塔架防雷水平的最关键因素是接地电阻的大小。根据测试数据，同塔双回输电线路的着陆电阻最
3、佳水平是低于10。高度平衡的绝缘层还可以显着提高塔筒反击的抗雷水平，使用不平衡的绝缘层可以防止同时发生双回路闭合事故。关键词：220kV输电线路，杆塔，雷击，防雷保护AbstractLightning disaster seriously affects peoples normal life, from the damage of facilities to the occurrence of large-scale blackout accidents, so the prevention of lightning disaster is still the key to the safe
4、 and stable operation of the power system. According to statistics, lightning accident will not only cause single-phase flashover of transmission line tower, but also cause serious tripping accident of two circuits at the same time.According to the special topography, complex line structure and othe
5、r factors in Shiyan mountain area, lightning accidents occur frequently, and the stability of local power system is seriously threatened. In the past five years, lightning flashover accidents occurred many times on 220kV transmission lines in this area. Most of the accidents were caused by tower cou
6、nterattack trip caused by lightning, which had a bad impact on the safe and stable operation of power system in Shiyan area. In this paper, the fault analysis and recurrence of two 220kV transmission lines in this area are carried out, and the lightning resistance performance of the area is evaluate
7、d. The differentiated lightning protection is adopted as the lightning protection criterion, and the lightning protection strategy is formulated, which has reference significance for reducing the tripping rate of the tower in this area and improving the safe and stable operation of the power system.
8、This paper describes the work done in the process of lightning protection assessment, including the calculation of lightning induced voltage on transmission line tower, the detailed analysis of main lightning parameters, the introduction of Bergeron algorithm and the typical modules of electromagnet
9、ic transient software EMTP, which provides theoretical support for the analysis and modeling of 220kV transmission line counterattack accident in Shiyan area. The lightning counterattack models of 220kV single circuit and double circuit transmission lines are established by using EMTP electromagneti
10、c transient software, and the theoretical reliability of the models is verified by data, which is used to calculate the lightning withstand level of transmission lines. The influence of different factors on the lightning withstand performance of 220kV single and double circuit transmission lines is
11、analyzed. The simulation results show that the phase of power frequency voltage directly determines the order of conductor flashover; the most critical factor affecting the lightning withstand level of tower counterattack is the size of grounding resistance. According to the test data, it is conclud
12、ed that the grounding resistance of double circuit transmission line on the same tower should be less than 10 ; balanced high insulation can also significantly improve the lightning withstand level of tower counterattack, and unbalanced insulation can avoid double circuit lightning withstand The tri
13、p accident occurs at the same time.Key words: 220kV transmission line, tower, lightning stroke, Lightning protection第1章 绪论1.1课题研究的背景和意义近随着国民生活质量的提高与社会经济效益的日益加强，电力系统的装机容量需增加以满足需求，同时，国家电网设备的规模也在增加，因此电气系统的稳定运行是至关重要的一步。高压输电线路的运行稳定性和安全性是非常重要的因素，关乎到整个电力系统的运作。从目前来看，在操作中，高电压传输线的作用主要与自然条件，如线冰由风和雪在冬季引起的，防止雷电直
14、接撞击塔架或绕过避雷线击中输电线等，其中雷击事故占比和影响最大。随着因雷击现象导致母线跳闸事故的逐渐增多，此类问题已成为国内外电力工作者关心和讨论的重要话题。据国家电网有关部门统计，2013年间因雷击导致的线路跳闸次数约高达606次，占总事故百分比的46.3%，2015年至2018年间因雷击导致的线路跳闸次数约占总事故百分比的36.2%。更严重的是，在输电过程中，基于对输电线路传输的高效性，相线电压不断升高，并受到架空输电线路地形环境的限制，相应的塔高也在增加，线路的走廊受到雷电活动的影响。这些因素逐渐增加，增加了输电线路的雷击风险，对其造成危害，而一旦输电线路因雷击造成跳闸事故时，并且重合闸
15、无效，只能被迫停电，这将对国民生活造成不可逆的经济损失。而且输电线路的检修工作也会因天气而滞后，造成停电时间长，对经济的损失进一步的加重。甚至可能出现雷电损坏电气设备的情况，还会威胁到护卫人员的人身安全。中国拥有14亿人口，并且正从小康社会逐步建设社会主义强国，社会的各方各面都在努力维护着每个人的生命财产安全，因此，电力的稳定供应是电网相关部门需要尽力努力维护，减少因雷击造成的事故危害。作为湖北省西北部的主要城市之一，十堰市地处山区，具有非常复杂的地势和地貌，同时具有气候多变的特点。由于热条件和空气对流，其雷电活动相对频繁。从2015年6月到2020年6月，垸当线和十悬线共发生6次雷击事故，大
16、部分为反击事件。垸当线与十悬线经测量总长度为98千米，根据这几年的统计计算其雷击跳闸率高达1.02次/（100kma），这与国家标准规定的跳闸率足足高了3倍多。同一铁塔上的220kV双回线增加了铁塔的高度并增加了线路走廊面积，致使单回路线更容易遭受雷击。双回输电路线比单回输电线路的雷击跳闸率高，非常大的威胁到系统。由于雷击闪络对系统的安全稳定运行造成较大的影响，必须分析十堰市山区220kV单、双回输电线路雷击跳闸机制就显得尤为重要。 研究其防雷击性能和电气特性，然后采取针对性的措施进行反击防雷保护，低反击跳闸率，以提高十堰山区输电线路的安全性和稳定性。防雷是对输电线路的雷击风险进行评估，并根据风险评估结果完成相关的改进计划。区别雷击保护是根据各种绝缘因素（例如绝缘配置和雷电密度）评估整个线路塔的风险等级，找出最容易遭受雷击的塔，并进行有针对性的雷电保护。目前，这种防雷方法已经在中国大部分地区推广，并取得了优异的效果。1.2国内外研究现状关于雷电的研究，其实早在1752年，富兰克林就对雷电的产生展开了研
