1、近年來，隨著我國交直流特高壓線路相繼投入運行，“西電東送，南北互供，全國聯網”這一電力發(fā)展戰(zhàn)略的實施得到不斷深化，使得我國電網安全穩(wěn)定運行的要求日益提高。而輸電線路的雷擊跳閘故障是影響電網安全供電的一個難題，如何提高電網的耐雷性能，減少輸電線路的雷擊跳閘次數，已成為保障我國電力網絡安全運行的重要措施。面對當今電網快速的發(fā)展，輸電線路雷害事故又顯現出新的特點。一方面，與傳統(tǒng)輸電線路相比，超特高壓輸電線路具有高運行電壓、大桿塔結構尺寸和長距

2、離大跨越輸電的特點，使得輸電線路的雷擊風險急劇提高。另一方面，由于各區(qū)域線路走廊地形地貌、雷電活動參數、電壓運行等級以及各線路段結構參數有所不同，使得我國線路防雷問題及雷電防護需求呈現出明顯的差異性。而國內外超特高壓輸電線路運行經驗表明，由于線路的絕緣水平較高，繞擊是造成線路雷擊跳閘事故的主要原因。因此，開展輸電線路雷電屏蔽模型及其耐雷性能評估方法的研究，綜合考慮線路運行電壓、雷電活動水平、地形地貌、桿塔結構等因素準確分析高壓輸電線路的

3、繞擊耐雷特性，對輸電線路的防雷設計及雷擊跳閘事故研究起至關重要的作用。目前雖然已有多種輸電線路屏蔽模型及耐雷性能評估方法，但是如何有效描述雷擊線路發(fā)展過程的概率統(tǒng)計特性及非標準雷電波下絕緣子串閃絡特性等問題依然是線路繞擊閃絡率評估方法有待解決的研究難點。因此，本文從上述兩個問題著手，以期找到一種更符合雷電繞擊線路閃絡過程的線路耐雷性能評估方法，為實施線路的繞擊風險評估及繞擊事故分析提供理論工具。
　　 基于對雷云放電過程的觀測可

4、知，雷電放電通道具有顯著的分形特性。為此，本文從分形幾何學出發(fā)，深入開展了自然雷云放電路徑的分形特性以及雷電先導分形發(fā)展模擬方法的研究。為使模型所仿真的雷電先導路徑與自然雷電先導傳播特性相接近，本文利用盒維數法對不同分形參數η值下雷電模擬路徑的分形維數進行計算，并依據自然雷電發(fā)展路徑分形維數的變化范圍對該參數進行了校正。同時采用模擬電荷法建立了雷擊線路過程的動態(tài)電場計算模型，模型考慮了雷電先導分支、線路運行電壓以及起始后的上行先導對雷電

5、發(fā)展空間以及輸電線路表面電場的影響。在此基礎上，將雷電先導分形發(fā)展模擬方法應用到傳統(tǒng)雷電先導發(fā)展模型中，建立了雷電先導分形模型。
　　 輸電線路絕緣子串的雷擊閃絡特性對線路繞擊耐雷性能評估起著至關重要的作用。而自然云地閃電的波形參數波動范圍極大，使得雷電波波形參數對線路絕緣子雷電沖擊閃絡特性的影響不可忽視。為此，本文利用電壓積分法(The disruptiveeffect method，簡稱為DE法)對線路絕緣子串在不同雷電波下

6、的伏秒特性變化規(guī)律及其在線路繞擊耐雷性能分析中的應用進行了研究。本文分析了傳統(tǒng)DE法不同模型參數組合對絕緣子串伏秒特性重構曲線的影響，并提出了一種新的DE參數選取方法使重構曲線更能反應實際絕緣子的伏秒特性分布規(guī)律。并通過與試驗數據進行比對的方式，對該方法在不同雷電波下伏秒特性重構曲線的有效性進行了驗證。
　　 本文利用提出的雷電先導分形模型開展了輸電線路的雷電屏蔽性能研究。研究結果表明，輸電線路的側面屏蔽失效區(qū)域呈現出概率分布的

7、特性，其繞擊概率與雷電流幅值以及側面落雷距離相關。此外，首次提出了采用輸電線路空間繞擊概率曲線對輸電線路的雷電屏蔽性能進行分析。研究結果表明：這種分析方法可以有效地反映出空間分布對輸電線路雷擊的影響，能夠更準確地、全面地對雷擊導線事故進行分析。與此同時，輸電線路繞擊閃絡率的計算不僅與線路的雷電屏蔽性能相關，還與絕緣子串的閃絡特性相關。因此，本文將雷電先導分形模型與改進DE法相結合，提出一種同時考慮雷電繞擊概率統(tǒng)計特性及雷電波參數波動性的

8、輸電線路繞擊閃絡率評估方法。并通過雷擊線路模擬試驗研究以及現有的超特高壓線路雷害運行數據對本文模型及其評估方法進行了驗證。此外，本文還對多條目前運行的輸電線路其繞擊耐雷性能進行了評估，計算結果表明，我國的典型特高壓輸電線路其繞擊率在0.14次/100 km·a以內，基本可滿足線路運行的要求；而對于日本特高壓同塔雙回線路，由于其桿塔設計高度較高，且采用雙回線路輸電方式，繞擊率達到了1.2635次/100 km·a。因此，還需采用其它防雷改