[发明专利]一种雷电动态防护方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷电动态防护方法及系统，属于雷电防护领域。

背景技术

雷电一直是危害电网安全的重大因素，我国沿海地区一半以上的电网事故因雷电导致。现有的传统防雷技术可以使雷害最小化，但难以将其完全消除，这也是一个世界性难题。

近年来全球气候变化明显，极端天气增多，雷电活动更加频繁剧烈。据国际权威机构发布的研究，在可预见的未来数十年，全球雷暴活动将持续大幅增加。

雷电伴随着电力系统的发展，一直是危害电网安全，造成局部或较大范围停电的重大自然因素。每年美国30％以上，欧洲50％以上的停电事故由雷电导致。我国沿海地区一半以上的电网事故因雷电导致。而随着智能电网建设发展，电网面临新能源大量接入、电能大规模跨区域输送、复杂程度增加等挑战。在极端条件下，雷电仍可能触发电网级联事故，造成局部或较大范围停电。

目前的常规防雷模式，保护目标为单个的设备或设施，如线路、变压器、电子设备、变电站等；采用的是相对固定的防护措施，如架空避雷线、避雷针、避雷器、防浪涌设备等；主要原理是将雷电的破坏性能量导入大地或提高防护级别、绝缘强度；主要侧重设计安装阶段。

现有常用电网防雷技术分析：

(1)避雷针及架空避雷线：

避雷针、避雷线在原理上通过将被保护目标附近的雷击引导到自身，并将雷击产生的能量导入大地，从而达到使被保护目标免遭直接雷击的目的。但是参照相关国际标准IEEE Std 1243-1997，IEEE Std 1313.2-1999(R2005)等，可以发现利用该方法依然有两种情况会导致雷害，即“绕击Shielding Failure”和“反击Backflashover”。

“绕击”是指直击雷绕开避雷针或架空避雷线，直接发生在被保护的目标如电力线路的相线上，有大量研究表明，在复杂的地形条件下，绕击发生率会增加；此外由于一个直击雷通常包括3～5个回击(第一次称为首击，其余称为后续回击)，往往对雷电的首击防护有效，而雷击放电的后续回击防护失效，即后续放电直击在被保护目标上。优化避雷线的保护角可以改善绕击率，但是由于塔高、施工条件等限制，现实中并不能解决问题。

“反击”是指当直接雷发生在避雷针或架空避雷线上时，由于能量不能被及时泄放，从而在接地点产生一个高电位，导致避雷线与相线直接发生闪络，或者由于较高的地电位而对相关被保护目标产生破坏性作用。根据相关国际标准CEI/IEC 60826:2003及IEEE Std 1313.2-1999(R2005)，反击的发生率与接地电阻密切相关，但许多地形条件下如山地等，由于土壤电阻率限制而难以长期有效的降低接地电阻。而电网一般远距离大跨度，分布在各种地形条件下，在实际运行中，无法有效保证电网大量杆塔的接地电阻达到安全值。

(2)绝缘水平

提高电力线路的绝缘水平能够相应提高防雷性能，根据相关IEC国际绝缘配合标准IEC 60071-2:1996、IEEE国际标准Std 1313.2-1999(R2005)，基于合理经济的设计建设原则和实际的施工维护限制，同时也由于要综合考虑操作过电压、污闪等方面，电力线路不能无限制的提高其绝缘水平，应设定在一个相对合理的范围内。按照现有国际标准，电网在实际运行中无法合理经济的使每一条电力线路的绝缘水平最大化。而自然界中雷击的随机性较强，许多情况下将会超过线路的绝缘水平。

(3)避雷器

避雷器在原理上是一种防浪涌设备，在电力线路的相线上加装避雷器能够有效限制瞬间过电压。由于原理上的原因，避雷器本身存在泄露电流，必须加以长期监测和维护。在每个杆塔、每条相线上都安装避雷器并不合理经济，在后期也会产生巨大的维护工作量。另外根据IEEE Std 1243-1997等国际标准，避雷器失效/失灵等因素也必须考虑在内。

由于整个电网设备数以百万计，在庞大的基数下，很难保证每个设备、每个原件的防雷性能时刻处于最佳状态；同时根据合理经济等建设原则，也难保证每条线路、每个部件的防雷性能达到最大化。电网规模庞大，小概率事件依然数量可观。利用现有的传统防雷技术可以使雷害最小化，但难以将其完全消除，在实际运行中，电网依然存在大量由于雷击而导致的停电事故，依靠传统防雷技术无法得到解决。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种雷电动态防护方法及系统。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种雷电动态防护方法，包括，