0 引言

为了减少大气环境对电力系统输变电设备引起的大面积污闪事故，近些年来江苏省相关电力部门陆续用增加绝缘子串数量并改用防污型绝缘子来提高输变电设备的防污闪能力。加强线路绝缘能够提高线路安全运行的可靠性，但也可能影响变电站内的绝缘配合。雷击输电线路通常为绕击和反击，反击会在导线上形成过电压并传播到线路两侧，可能导致线路跳闸等风险。绕击的概率相对较低，但其冲击过电压会造成绝缘子绕击闪络，并危害变电站内的电气设备[1-3]。

对于220 kV系统，变电站电气设备的绝缘造价较大，绝缘配合与雷电过电压的问题需重点研究。本文基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件，对整个系统进行仿真和计算，研究增加绝缘子串数目前后变电站雷电侵入波波形变化以及避雷器对故障的影响，针对防护雷电过电压提出有参考价值的依据，进一步优化变电站的工程设计[4]。

1 雷电侵入波事故分析

2011年初，江苏南部地区遭受长达近百天的干旱天气，导致绝缘子表面积污严重，绝缘子表面盐密值急剧上升。2011年2月5日起，该地区屡降大雾，天气异常恶劣，根据田都线的部分实测结果，其盐密值达到0.041 mg/cm2，远远超过历年均值0.02 mg/cm2，这使得线路绝缘强度降低，导致污闪事故。为了避免更多的污染损坏绝缘子，线路退出运行，并对绝缘子的爬距进行了调整。

2012年7月11日，江苏南部地区遭遇雷暴雨，一条220 kV线路遭受雷击，其变电站内2号主变差动保护动作跳开2号主变三侧开关，B相差动电流18.6 kA。现场检查发现2号主变220 kV侧B相避雷器爆炸，避雷器在中部断裂，下节避雷器的上下防爆口动作冲开，泄漏电流表损坏，其余设备均正常江苏省电力公司组织省检修分公司、省电科院等单位对2号主变220 kV侧故障避雷器进行了解体分析，避雷器型号为Y10W-200/520。经分析，其故障原因主要是该避雷器下半节在运行过程中发生内部受潮，绝缘性能下降，使得中间法兰电位降低，均压环与中间法兰发生放电，运行电压全部施加于下半节避雷器，内部发生闪络故障，故障压力导致上下防爆膜冲开，瓷套开裂。基于上述检查结果，总结主要原因是线路绝缘子绝缘水平增量引起的雷电入侵波导致避雷器故障。

2 雷电侵入波及系统仿真模型

本文用ATP-EMTP软件建立220 kV输电线路-变电站系统的仿真模型，来研究雷击220 kV输电线路的雷击性能及绝缘配合问题。

2.1 雷电侵入波模型

雷电流的模型有双指数、Heidler模型等，Heidler模型相较双指数模型有更多的优点。其在ATP-EMTP中的仿真波形与实际测量值更加接近，可以更好地反映雷电流的特征参量。因此本文雷电的仿真模型即采用Heidler模型[5-6]。经收集整理该线路遭受的几次雷击情况，并按照GB/T16927.1规定，取波形为2.6/50μs、极性为负的雷电流作为研究中的主要冲击波型，雷电通道波阻抗取300 Ω，反击与绕击的雷电流幅值根据当地雷电流的分布情况均取88 kA。

2.2 输电线路模型

在EMTP中导线模型选用能反映频率特性的JMARTI模型。该输电线路导线型号为LGJ-400/35，避雷线型号为JLB40-150，具体参数见表1。

表1 输电线路的导线参数 Table 1 Conductor parameters of the transmission line

每公里直流电阻/Ω≤0.073 9≤0.295 2名称导线避雷线型号LGJ-400/35 JLB40-150根数及直径/mm铝Al 钢St 48/3.22 19/3.15 7/2.50外径/mm 26.82 15.75

2.3 杆塔模型

一般计算模型中，线路杆塔模型大都采用集中电感模型或单波阻抗模型，但考虑到雷电波从塔顶到塔基的波过程，多波阻抗模型能够更为准确地反映行波在杆塔内以及杆塔接地点处的折反射过程，因此本仿真采用多波阻抗建立杆塔模型。

雷击线路跳闸主要分为两部分：一是雷击杆塔塔顶或避雷线引起的绝缘子串闪络的反击跳闸，二是雷电绕过避雷线后击中导线的绕击跳闸，所以文中针对这两种雷击情况进行仿真和计算。

本文模型采用的220 kV交流杆塔型号均为2A1-J1，根据实际调研的参数及相关公式，在ATPEMTP中构建对应的多波阻抗模型[7]，见图1。

1.4.3 样品检测 采用酶联免疫吸附技术(ELISA)对血清中的IGF-1及IGF-2表达情况进行逐个考察，试剂购于美国Minneapolis公司；采用RT-PCR方法对胎盘组织中IGF-1及IGF-2的mRNA表达情况进行检测，试剂盒为Promega公司的Access RT-System试剂盒；采用免疫组化法考察了胎盘中IGF-1及IGF-2的蛋白表达水平，抗体购于CST公司。

图1 2A1-J1型杆塔多波阻抗模型 Fig.1 2A1-J1 tower and its multi-wave impedance model

2.4 绝缘子串闪络模型

变电站雷电侵入波多为进线段外的雷击所造成的，线路绝缘子串的耐雷水平决定了雷电侵入过电压幅值。本仿真用压控开关来模拟绝缘子串模型，当绝缘子串两端的电压超过1.5倍的临界闪络电压时发生闪络，此时相当于开关闭合。临界闪络电压就是绝缘子串50%雷电冲击放电电压，当绝缘子串两端电压超过临界闪络电压时，绝缘子有50%的概率会发生闪络，这一值是通过现场试验测得的，考虑到间隙的伏秒特性，取1.5作为电压系数。

企业的运营逻辑是将生产要素转化为商品，通过与市场对接这部分商品会被转化为货币，利用这些货币企业可重新购置生产要素。由此可见，企业的运营依赖于要素流转，当流转效率提高时，企业的收益也将相对提升。但企业在合并重组后，管理机制与资源配置模式会发生改变，在磨合的过程中其要素流转效率将有所降低。资金是计量生产要素的主要工具，因此生产要素流转必然伴随着资金流动。有鉴于此，流转效率的下降也必然会降低资金的使用效率。

表2 线路绝缘子串调爬前后参数 Table 2 Parameters of line insulator strings before and after creepage adjustment

调爬后15 2 190 1 160参数绝缘子片数/片绝缘子干弧距离/mm 50%雷电冲击放电电压/kV调爬前13 1 898 1 025

根据以上调研结果在EMTP里建立绝缘子串模型并设置相应参数。

避雷器的非线性电阻用指数函数描述，其电流电压的关系符合式（1）：

2.5 避雷器模型

仿真结果见图6，4号杆塔处B相电压幅值为2 907.3 kV，在传播了0.5 km、1 km、1.5 km后达到变电站入口处，降幅分别为59.1%、75.9%和87.6%。

式中：Uref为参考电压，一般取2倍的避雷器额定电压值；p、q为特征常数；q的取值范围为20～30。本系统使用的MOA型号为Y10W-200/520，仿真中输入每一工作段的电流、电压数据即可直接生成多指数MOA模型[9-10]。避雷器规格见表3，避雷器伏安特性见表4。

《爵士乐》还戏拟了传统小说的大团圆的结局，这部作品没有像一般的后现代作品那样，采用开放式的结尾，给读者以想象的空间，使读者陷入迷惘、失落的情绪之中，这部作品的大团圆结局让读者在回味悲惨的人物命运的同时，感到一丝欣慰和满足。文本在外部形态上承袭了大团圆叙事成规的主要特点，在内部构成上也具有它们的某些构成要素，叙述也基本按照读者预期的程序展开，而在这一系列的一致背后，其深层意义却是要对所戏拟的叙事成规的传统意旨进行瓦解，或者说要对已成惯例的审美情感与观念倾向进行颠覆与否定。至此，小说中所表现出的鲜明的后现代叙事策略形成了对传统现实主义文本大团圆结局的戏拟。

气候变化《巴黎协定》确定了自下而上的减排模式，城市作为最为温室气体排放的基础贡献者应该成为这种新模式的首要实践者。但是，这种实践必须体现发达国家和发展中国家城市共同参与国际气候治理的合理性。目前的多边城市气候联盟促进了二者的合作，并有越来越多的发展中国家城市参与进来，但仍然需要扩大发展中国家城市在减排领域成功实践影响，以体现减排模式的多元性。这种不同减排模式之间的交流互鉴正是国际气候治理体系合理性的体现。

表3 避雷器Y10W-200/520参数 Table 3 The parameters of arrester Y10W-200/520

参数U/kV操作冲击电流下残压≤221系统额定电压220避雷器额定电压200持续运行电压160直流参考电压≥304雷电冲击电流下残压≤520

表4 避雷器伏安特性曲线 Table 4 The current-voltage characters of arrester

参数I/kA U/kV取值1 316 1.5 379 35 401414 10 440 20 488 40 546

2.6 变电站内主要电气设备模型

由于雷电侵入波等值频率高，持续时间短，通常10μs内可达到过电压的峰值。因此变电站内变压器、断路器、电抗器等在雷电冲击的作用下都可以视为电容，在防雷设计中需要计算变压器对地的等值电容等，称为冲击入口电容[10]。仿真中根据电压等级及调研得到站内变压器、断路器、电流互感器等实际运行参数计算出入口电容，详见表5。

表5 变电站内主要电气设备入口电容值 Table 5 Entrance capacitance of electrical equipments

电气设备名称入口电容/pF变压器5 000电压互感器3 000并联电抗器5 000电流互感器1 000断路器800隔离开关300

3 仿真结果及分析

周日，我们需要留出时间来整理自己的大脑，而文字是最好的记录形式。我创办了一个班级微信公众号，每周写1到2篇原创文章。有的是对本周工作的总结，有的是课堂再现，还有班级小故事。我还号召家长也写幸福日记，可以是“如何陪伴孩子做作业”，或“看《小孩不笨》有感”等。周日的班级群，是老师和家长原创文章的分享日，也是亲子日。一篇篇高质量的原创作品总能激发我们极大的热情，让班级群化为感恩与智慧的海洋。

实际工程表明，由于进线段的作用，在变电站2km外线路上落雷通常对变电站内电气设备构成威胁较小。在计算雷电过电压时，考虑变电站2 km以内进线段的落雷情况即可[11-12]。文中提到的变电站出线进线段有5基杆塔，相邻两基杆塔之间的水平直线距离均为500 m，仿真过程考虑1号杆塔至5号杆塔的落雷情况。

该地区根据江苏省污区图和《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》对该变电站2号主变的220 kV线路绝缘子爬距进行了调节，将线路FC100P绝缘子由13片增加到15片，调节情况见表2。

3.1 反击雷过电压情况

雷电击中4号杆塔塔顶，反击故障相为B相，因此电压波形主要考虑B相。当B相导线与塔尖电压差大于绝缘子闪络电压U50%时，线路发生反击并导致绝缘子串闪络。N1～N4分别指的是1号杆塔到4号杆塔处的B相电压波形，仿真结果如图2所示。

图2 调爬前反过电压波形 Fig.2 Back striking overvoltage waveform before creepage adjustment

雷击4号杆塔塔顶后雷电流注入杆塔，塔顶电位骤升到峰值后急剧下降。过电压波在传输过程中振荡明显而且迅速衰减，4号杆塔处B相电压为2 512.3 kV，在传播了0.5 km、1 km、1.5 km后达到变电站入口处，降幅分别为51.6%、66.7%和83.3%。

增加2片绝缘子数量后的仿真结果如图3所示，此时，4号杆塔处B相电压为3 444.4 kV，在传播了0.5 km、1 km、1.5 km后达到变电站入口处，降幅分别为64.2%、75.1%和87.3%，对比增加绝缘子串的数量前后的电压变化，发现杆塔各处侵入过电压均有不同程度的提升，线路绕击模型见图4。

图3 调爬后前反过电压波形 Fig.3 Back striking overvoltage waveform after creepage adjustment

图4 线路反击模型 Fig.4 Simulation model of lines back striking

3.2 绕击雷过电压情况

雷电绕过避雷线击中4号和5号杆塔间的输电线路B相，线路仿真模型见图5。

图5 线路绕击模型 Fig.5 Simulation model of lines shielding failure

一般情况下，金属氧化物或氧化锌避雷器（MOA）是难以用一个指数函数来描述的，常用的模型是将电阻和电容并联来描述MOA的全伏安特性，但此模型与实际全伏安特性拟合度差距较大。后来提出的多指数函数模型拟合度更好，本文的仿真即采用该模型，将氧化锌避雷器的工作区分成若干区间段，定义各区间段的电流和电压关系[8]。

本文使用MATLAB仿真软件对考虑风速、风向变化及机组间尾流效应的风场模型进行仿真。风电场内运行16台1.5 MW双馈异步风力发电机,机组间距离均为300 m,风机叶片半径为31.5 m,风轮中心点高度为70 m,风机额定风速为13 m/s。考虑到海面相对平稳,本文采用修正后的Jensen地形平坦模型计算尾流风速。威布尔分布用于模拟所选风电场风塔测量的风速。仿真结果表明,当α=7,β=2时,仿真曲线符合实际

增加2片绝缘子数量后的仿真结果如图7所示，此时4号杆塔处B相电压幅值为3 410.1kV，在传播了0.5 km、1 km、1.5 km后达到变电站入口处，降幅分别为43.1%、56.5%和86.9%，具体电压峰值参考表6。相似的，增加绝缘子串的数量前后的侵入过电压均有不同程度的提升。

图6 调爬前绕击过电压波形 Fig.6 Shielding failure overvoltage waveform of before creepage adjustment

图7 调爬后绕击过电压波形 Fig.7 Shielding failure overvoltage waveform after creepage adjustment

表6 反击、绕击调爬前后过电压峰值对比 Table 6 Voltage waveform comparision of back striking or shielding failure before and after creepage adjustment

Tw 1 418.51 434.86 3.91%423.28 448.01 5.84%反击 绕击调爬前调爬后提高百分比调爬前调爬后提高百分比Tw4 2 512.3 3 444.4 37.1%2 907.3 3 410.1 17.29%Tw 3 1 216.9 1 231.7 1.22%1 397.5 1 870.4 33.86%Tw 2 835.96 859.34 2.79%822.58 1 484.6 84.48%

上面的结果反映无论是反击还是绕击，过电压波传播至1.5 km（3个档距）外后线路上的过电压幅值降低到雷击处的20%以下，过电压波在第一个档距N4到N3间的衰减非常明显。受冲击电晕和线路频变特性影响，过电压波的传播过程中均出现衰减速度快、波形畸变明显、波头陡度减缓等现象。在同等雷电流的情况下，绕击比反击引起的过电压更加严重。

检验组患者56例,血清胆红素水平为(9.34±2.64)、尿酸水平(356.49±25.72);对照组健康人数48例,血清胆红素水平为(15.77±2.98)、尿酸水平(274.36±20.64);血清胆红素水平为(t=11.667,P=0.000)、尿酸水平(t=17.756,P=0.000)两组经过比较检验组血清蛋白水平显著低于对照组,检验组尿酸水平显著高于对照组(P<0.05),均存在统计学意义。

3.3 入口避雷器的影响

建立变电站雷电侵入波计算模型，研究避雷器对雷电侵入电压行波波形特征的影响[13-15]。装置避雷器的仿真模型仍如图4、图5所示，不装置避雷器时仅需将图4、图5中避雷器模块删除。发生反击时，对装置和不装置避雷器的情况进行仿真，变电站入口处的电压波形结果见图8（均以B相为例）。拆除避雷器后，过电压峰值由442.31 kV升高至742.72 kV，过电压提升67.9%，详见表7。

图8 反击过电压波形 Fig.8 Back striking overvoltage waveform

类似地，发生绕击时的电压波形如图9所示。拆除避雷器后，过电压峰值由433.28 kV升高至722.14 kV，过电压提升了66.7%，避雷器动作时的电流峰值达数千安培。

以后，唐小芹见了张清元总是低着头静静靠在一边。只要张清元与她说事，她就突突地心跳，但只要张清元伸手摸一摸她那颗漂亮的美人痣，她的心跳就平静多了。这种平静最终还是被打破了，原因是，张清元有一天就再不用手去触摸了，而是用舌头尖去轻轻地舔，这让唐小芹把持不住了，全身有种崩裂的感觉。张清元最终是把舌头送进了她的嘴里。

图9 绕击过电压波形 Fig.9 Shielding failure voltage waveform

表7 仿真条件及绝缘子闪络情况 Table 7 Simulation conditions and flashover situation of insulators kV

反击未装置避雷器722.14装置避雷器442.31未装置避雷器742.72绕击装置避雷器433.28

装置了入口避雷器的变电站，在受到雷电侵入波作用时，侵入电压波形的过电压部分得到抑制。从能量的角度分析，大量雷击行波能量通过避雷器通道泄放，施加于其他变电站设备的能量降低。

4 结论

1）增加线路绝缘子串的数目会提高绝缘子串的闪络电压，侵入变电站内的雷电过电压幅值、陡度都将会增大，随后导致流经避雷器的雷电流增大，避雷器残压升高。因此，在增加绝缘子串数目的同时应考虑过电压可能导致的避雷器故障，设置合理的绝缘水平。

2）输电线路遭受雷电反击或绕击时，雷电过电压波在传播过程中均出现衰减速度快、波形畸变明显、波头陡度减缓等现象。本条220 kV线路遭受同等特征参数的雷电流时，绕击比反击引起的过电压更加严重，因此需要格外重视雷电绕击事故。

3）无论布置避雷器与否，变电站入口处受到的雷电过电压都会随绝缘子串数目的提高而增加。但安装避雷器可以明显降低入口处的雷电侵入过电压幅值，保证变电站内的过电压处于较低水平，可以减少对站内设备的危害。今后变电站的绝缘配合及防雷保护应对入口避雷器加以重视，优化变电站的工程设计。

参考文献：

[1]章伟.10 kV架空配电线路防雷措施研究与应用[D].上海：上海交通大学，2012．

[2]彭向阳，张斌，余冬青，等.线路开关单相重合闸期间雷击事故及电磁暂态仿真[J].电网技术，2009，33（20）：177-182．PENG Xiangyang，ZHANG Bin，YU Dongqing，et al.Analysis on lightning stroke accident in 220 kV transmis⁃sion line during single-phase reclosure of line breaker and its electromagnetic transient simulation[J].Power System Technology，2009，33（20）:177-182.

[3]彭向阳，周华敏.广东电网110 kV及以上输电线路运行分析[J].电力设备，2008，9（3）：38-41．PENG Xiangyang，ZHOU Huamin.Operating analysis for power transmission lines of 110 kV and above in Guang⁃dong power grid[J].Electrical Equipment，2008，9（3）:38-41.

[4]丁美新，李慧峰，朱子述，等.雷电流波形的数学模型及频谱仿真[J].高电压技术，2002，28（6）：8-10．DING Meixin，LI Huifeng，ZHU Zishu，et al.The mathe matical model and frequency spectrum simulation of light⁃ning current[J].High Voltage Engineering，2002，28（6）:8-10.

[5]HEIDLER F，CVETIC J M，STANIC B V.Calculation of lightning current parameters[J].Power Delivery，IEEE Transactions on，1999，14（2）:399-404.

[6]吴文辉，曹祥麟.电力系统电磁暂态计算与EMTP应用[M].北京：中国水利水电出版社，2012．

[7]王希，王顺超，何金良，等.安装避雷器后10 kV配电线路的雷电感应过电压特性[J].电网技术，2012，36（7）：149-154．WANG Xi，WANG Shunchao，HE Jinliang，et al.Light⁃ning induced overvoltage characteristics of 10 kV over⁃head distribution lines with surge arresters[J].Power Sys⁃tem Technology，2012，36（7）:149-154.

[8]李孛.10 kV配电线路防雷措施研究[D].长沙：长沙理工大学，2009．

[9]文习山，彭向阳，解广润．架空配电线路雷电感应过电压的数值计算[J]．中国电机工程学报，1998，18（4）：299-301．WEN Xishan，PENG Xiangyang，XIE Guangrun． Nu⁃merical calculation of lightning induced voltages on over⁃head distribution lines[J]．Proceedings of the CSEE，1998，18（4）：299-301．

[10]韦钰，王培元，陈宇晨.10 kV架空绝缘导线的防雷仿真研究[J].电瓷避雷器，2013（5）：85-89．WEI Yu，WANG Peiyuan，CHEN Yuchen.Simulation study on lightning protection of 10 kV overhead insulated line[J].Insulators and Surge Arresters，2013（5）:85-89.

[11]张山，陈维江，李成榕，等.变电站10 kV进线保护段研究[J].电网技术，2007，31（1）：72-74．ZHANG Shan，CHEN Weijiang，LI Chengrong，et al.Study on 10 kV lead-in line protection section in substa⁃tion[J].Power System Technology，2007，31（1）:72-74.

[12]MATSUURA S，NODA T，ASAKAWA A，et al.A distri⁃bution line model for lightning overvoltage studies[J].Elec⁃trical Engineering in Japan，2010，173（1）:11-23.

[13]Metal-oxide surge arresters without gaps for a.c．systems:IEC 60099-4—2001 Part 4[S].2001．

[14]邓军波，李琥，施围.110 kV线路型金属氧化物避雷器的参数优化[J].高电压技术，2002，28（2）：13-14．DENG Junbo，LI Hu，SHI Wei.Optimization of MOA's parameters used in 110 kV transmission lines[J].High Voltage Engineering，2002，28（2）:13-14.

[15]吴桂芳，陈巧勇，蓝磊，等.110 kV线路避雷器在输电线路防雷中的应用研究[J].电瓷避雷器，2002（2）：40-43．WU Guifang，CHEN Qiaoyong，LAN Lei，et al.Analysis on application of 110 kV lightning arresters on transmis⁃sion lines[J].Insulators and Surge Arresters，2002（2）:40-43.