确定雷电冲击下空气间距的优化方法

在确定雷电冲击下的空气间隙时，对于直流线路和交流线路有所区别。

对于交流线路，通常使空气间隙的50%冲击击穿电压U50%（l）与绝缘子串的50%冲击闪络电压UCFO之比（所谓配合比）在0.85左右，即U50%（l）=0.85UCFO。多年的运行实践表明，根据上述方法设计的交流线路，其运行经验是满意的。在特高压交流线路中，其配合比通常取为0.8。但在直流线路中，绝缘子片数的选择是按照直流运行电压下不发生闪络的要求选取的，由于直流线路的集尘效应更强，使得直流闪络电压下降较多，在同一条件下所选取的直流绝缘子的片数、爬距和串长均大于交流输电线路绝缘子[13]，如果仍按照配合比0.85或0.8来确定直流线路的空气间隙，则所确定的直流线路空气间隙将过大。

对于特高压直流线路，如果沿用1000kV交流特高压线路所采用的方法确定空气间隙，当海拔高度在1000m以下时，雷电冲击下要求的空气间隙约为7.0～8.7m[14]，而直流工作电压下要求的空气间隙约为2.1～2.7m，操作冲击下要求的空气间隙约为5.3～6.2m。按照交流线路空气间隙的绝缘配合方法，则应取雷电冲击下要求的空气间隙作为直流线路空气间隙的设计值。但是，实际中一般不是按照雷电冲击下的空气间隙选取，而是按照操作冲击下的空气间隙进行选取，具体分析如下：

对于特高压直流线路，雷电过电压对直流系统的影响与交流线路有所不同。首先，在直流线路中，没有直流断路器，不存在类似交流系统中因断路器多次雷击跳闸而引起的检修和维护问题，在遭受雷击发生闪络后，直流换流阀会很快动作，迅速由整流状态转换为逆变状态，使线路故障点电弧快速熄灭，然后直流系统很快重启，全过程时间极短，通常在100～300ms，故整个雷击闪络和重启过程基本不影响线路的连续运行。其次，雷击闪络后，由于直流控制系统的快速调节，流过直流线路的故障电流大小和持续时间都远小于交流线路的短路电流，因此对绝缘子的损伤也比交流线路轻得多。另外，由于受直流线路工作电压的影响，使得直流线路对雷电具有天然的不平衡绝缘特性，雷击一般发生在与雷云极性相反的一极导线上，而另一极导线则基本上不会发生雷击闪络，故另一极仍能正常供电，且直流系统在故障极闭锁后的短时间内可以以1.4～1.5倍的过负荷运行，因此一般不会出现直流系统双极停运这种极其严重的情况。综上分析，雷电过电压造成的直流线路冲击闪络及后果远比交流线路轻得多，并且其出现概率也不大，故在确定直流线路空气间隙时，通常不需要考虑雷电冲击过电压的要求。(www.xing528.com)

但是，对于直流线路的操作过电压，与雷电过电压不同，其种类繁多，某些故障下有可能导致直流系统双极停运等严重事故，从而给系统正常供电造成重大影响。因此，在确定直流线路空气间隙时，通常需要重点考虑操作冲击过电压的要求。

综上，对于特高压直流线路的空气间隙校核和塔头尺寸设计，雷电冲击通常不起控制作用，操作过电压才是关键的控制因素。