CN108963946A - 一种输电线路防雷及防冰装置设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种输电线路防雷及防冰装置设计方法，包括：获取输电线路的系统标称电压，根据系统标称电压获取输电线路的50％雷电冲击放电电压、工频过电压及操作过电压；获取放电间隙的最大值，获取放电间隙的最小值；获取操作过电压电流，获取氧化锌电阻片尺寸；获取氧化锌电阻片的最小数量，获取氧化锌电阻片的最大数量；获取所述输电线路防雷及防冰装置的总爬电距离及防雷段爬电距离，获取绝缘段爬电距离；获取放电间隙的最终值；获取最大冰凌长度，确定所述输电线路防雷及防冰装置的伞间距，确定大伞裙数量。本发明可以对输电线路防雷及防冰装置关键技术参数进行有效设计，同时能够兼顾装置的防雷与防冰功能设计。

Description

一种输电线路防雷及防冰装置设计方法

技术领域

本发明实施例涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种输电线路防雷及防冰装置设计方法。

背景技术

近年来，我国电网建设与发展迅速，因传输距离远、覆盖范围广，输电线路需要经常穿越一些地形复杂的微地形微气象地区，这些区域往往同时具有春夏季雷电活动频繁、冬季寒冷易覆冰的气候特征，导致输电线路很容易发生雷击或覆冰闪络引起的跳闸停电、绝缘子损坏等事故，严重影响电网安全稳定运行。根据统计，我国66kV及以上线路雷击和冰闪跳闸占总跳闸事故比例超过60％；西电东送“大动脉”特高压交流1000kV长南线、特高压直流±800kV云广线每年因覆冰和雷击跳闸造成经济损失达数十亿元，雷击和冰灾是严重威胁电网安全运行的两类重大自然灾害。

改善绝缘子闪络特性是提升输电线路在雷击和覆冰条件下抗灾能力的主要技术措施。现有技术公开了具有防雷功能的防冰闪复合绝缘子，由相应部件组成，应用后可以实现输电线路防雷和防冰闪功能的技术融合，但其并未给出该输电线路防雷及防冰装置的关键技术参数的设计方法，存在现场应用后与输电线路绝缘水平不相配合的情况。而目前国内外广泛采用的带串联间隙线路避雷器，因为结构存在差异且不具备防冰功能，导致其设计方法不能应用于输电线路防雷防冰复合绝缘装备。

因此，找到一种对输电线路防雷及防冰装置关键技术参数进行有效设计，并兼具防雷与防冰功能的设计方法，就成为业界亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种输电线路防雷及防冰装置设计方法。

本发明实施例提供的一种输电线路防雷及防冰装置设计方法，包括：

获取输电线路的系统标称电压，根据所述系统标称电压获取输电线路的50％雷电冲击放电电压、工频过电压及操作过电压；根据与50％雷电冲击放电电压相关的预设条件，获取放电间隙的最大值，根据与操作过电压相关的预设条件，获取放电间隙的最小值；根据所述输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线，获取操作过电压电流，若氧化锌电阻片2ms方波通流满足大于等于所述操作过电压电流，获取氧化锌电阻片尺寸；根据与工频过电压相关的预设条件，确定氧化锌电阻片的最小数量，根据与防雷段氧化锌电阻片残压相关的预设条件，获取氧化锌电阻片的最大数量；在与污秽等级相应的等值盐密度下，根据操作过电压与及工频过电压相关的预设条件，获取所述输电线路防雷及防冰装置的总爬电距离及防雷段爬电距离，根据雷电冲击放电必须击穿放电间隙，获取绝缘段爬电距离；在所述工频过电压下，根据放电间隙满足工频电流在半周期波形内被切断，获取放电间隙的最终值；根据设计好的覆冰厚度，获取最大冰凌长度，根据所述最大冰凌长度确定所述输电线路防雷及防冰装置的伞间距，根据放电间隙的最终值确定大伞裙数量。

本发明实施例提供了一种输电线路防雷及防冰装置设计方法，通过在特定的试验平台上设计好防雷段最终间隙距离、氧化锌电阻片尺寸及数量、输电线路防雷及防冰装置的总爬电距离、防雷段爬电距离、绝缘段爬电距离及防冰所需大伞裙数量，可以对输电线路防雷及防冰装置关键技术参数进行有效设计，同时能够兼顾装置的防雷与防冰功能设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例中输电线路防雷及防冰装置设计方法整体流程图；

图2是本发明第二实施例中放电间隙雷电冲击放电试验平台示意图；

图3是本发明第三实施例中放电间隙工频放电试验平台示意图；

图4是本发明第五实施例中污秽闪络放电试验平台示意图；

图5是本发明第六实施例中放电间隙熄弧特性试验平台示意图；

图6是本发明第七实施例中工频闪络电压与爬距关系曲线图；

图7是本发明第七实施例中冲击闪络电压与爬距关系曲线图；

图8是本发明第七实施例中确定操作过电压电流示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种输电线路防雷及防冰装置设计方法。参见图1，图1是本发明第一实施例中输电线路防雷及防冰装置设计方法整体流程图，包括：

S101：获取输电线路的系统标称电压(记为Usta)，根据所述系统标称电压获取输电线路的50％雷电冲击放电电压、工频过电压及操作过电压。

具体地，参照国家标准GB/T 1001.2-2010《标称电压高于1000V的架空输电线路绝缘子》，根据系统标称电压Usta获得输电线路防雷及防冰装置应用输电线路绝缘子串的50％雷电冲击放电电压，记为U(50％)。

参照国家标准GB/T 50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》，根据Usta获得输电线路防雷及防冰装置应用输电线路的工频过电压(记为Ufre)及操作过电压(记为Uope)。

S102：根据与50％雷电冲击放电电压相关的预设条件，获取放电间隙的最大值(记为Dmax)，根据与操作过电压相关的预设条件，获取放电间隙的最小值(记为Dmin)。

其中，与50％雷电冲击放电电压相关的预设条件，包括：在50％雷电冲击放电电压下，所述输电线路防雷及防冰装置被击穿。与操作过电压相关的预设条件，包括：在操作过电压下，所述输电线路防雷及防冰装置不放电。

S103：根据所述输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线，获取操作过电压电流，然后根据氧化锌电阻片2ms方波通流能力满足大于等于所述操作过电压电流，获取氧化锌电阻片尺寸。

其中，获取操作过电压电流(记为Iope)还要结合输电线路波过程理论，具体公式如下：

公式(1)中：U_残压1为所述输电线路防雷及防冰装置防雷段所采用氧化锌电阻片在操作过电压电流下的残压，Z_L为应用输电线路的波阻抗。

S104：根据与工频过电压相关的预设条件，确定氧化锌电阻片的最小数量，根据与防雷段氧化锌电阻片残压相关的预设条件，获取氧化锌电阻片的最大数量。

其中，与工频过电压相关的预设条件，包括：工频过电压作用于所述输电线路防雷及防冰装置防雷段产生的工频电流小于等于1毫安。与防雷段氧化锌电阻片残压相关的预设条件，包括：雷击放电后防雷段氧化锌电阻片产生的残压小于等于输电线路绝缘子串50％雷电冲击放电电压。所述氧化锌电阻片的最小数量(记为Nmin)的计算公式为：

氧化锌电阻片的最大数量(记为Nmax)的计算公式为：

公式(2)和(3)中：U_1mA为防雷段所采用氧化锌电阻片的直流1mA参考电压；k为防雷防冰复合绝缘装备与应用输电线路绝缘子的残压配合系数；U_残压2为防雷段所采用氧化锌电阻片在8/20μs标称放电电流下的残压。

S105：在与污秽等级相应的等值盐密度下，根据与操作过电压及工频过电压相关的预设条件，(通过开展工频污秽闪络试验)获取所述输电线路防雷及防冰装置的总爬电距离及防雷段爬电距离，根据雷电冲击放电必须击穿放电间隙，(通过开展冲击污秽闪络试验)获取绝缘段爬电距离。

其中，与操作过电压及工频过电压相关的预设条件，包括：在操作过电压(Uope)及工频过电压(Ufre)下不发生沿面闪络。

S106：在所述工频过电压下，根据放电间隙满足工频电流在半周期波形内(即10ms)被切断，(通过在污秽条件下开展间隙熄弧特性试验)获取放电间隙的最终值(记为D)。

S107：根据设计好的覆冰厚度，获取最大冰凌长度，根据所述最大冰凌长度确定所述输电线路防雷及防冰装置的伞间距，根据放电间隙的最终值确定大伞裙数量。

具体地，在人工气候室开展绝缘子覆冰试验，测试覆冰厚度d时的最大冰凌长度l，根据公式(4)、(5)获取防雷防冰复合绝缘装备伞间距h及大伞裙数量n。

h≥k₁l (4)

公式(4)中，k₁为输电线路防雷及防冰装置伞间距配合系数，D为前述放电间隙的最终值。

本发明第二实施例在第一实施例的基础上，对“根据与50％雷电冲击放电电压相关的预设条件，获取放电间隙的最大值”做了详细描述，包括：

在搭建好的接好试验回路的试验平台(参见图2)上设置放电间隙初始值(记为D0)，向放电间隙施加偶数次(具体可以为16次)50％雷电冲击放电电压，并记载放电间隙被击穿的次数(记为N1)及放电间隙未击穿的次数(记为N2)；

若放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数不相等，则调整放电间隙的距离并向放电间隙施加偶数次50％雷电冲击放电电压，直到记载的放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数相等；

将放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数相等时的放电间隙作为放电间隙的最大值。

具体地，如果N1＞N2，则增大放电间隙(即D0＝1.05D0)；若N1＜N2，则减小放电间隙(D0＝0.95D0)，继续向放电间隙施加偶数次50％雷电冲击放电电压，直到N1＝N2，此时的D0即为U(50％)下的间隙距离，即：Dmax＝D0。

参见图2，图2是本发明第二实施例中放电间隙雷电冲击放电试验平台示意图，包括：

冲击电压发生器201、主电容202、波尾电阻203、电容分压器204、下均压环205、放电间隙206、上均压环207、试品绝缘子串208、波头电阻209及球隙210。

冲击电压发生器201由主电容202、球隙210、波头电阻209及波尾电阻203组成，可以产生1.2/50μs的标准雷电冲击电压；电容分压器204用于实现对雷电冲击电压的测量，在试品绝缘子串208上设置上均压环207及下均压环205构成放电间隙，调节上均压环207的位置可以改变初始放电间隙206的距离(初始放电间隙206可以记为D0)。

本发明第三实施例在第一实施例的基础上，对“根据与操作过电压相关的预设条件，获取放电间隙的最小值”做了详细描述，包括：

在人工气候室内搭建好的并连接好试验回路的试验平台(参见图3)上设置放电间隙初始值(记为D1)，开启喷淋系统对绝缘子串进行喷淋(在另一实施例中，调节淋雨水强度为2.0mm/min，并使喷淋雨滴与绝缘子串呈45°角)，向放电间隙输出偶数次(例如10次)操作过电压(Uope)，并记载放电间隙被击穿的次数(记为N3)及放电间隙未击穿的次数(记为N4)；

若放电间隙被击穿的次数(记为N3)与放电间隙未击穿的次数(记为N4)不相等，则调整放电间隙并向放电间隙施加偶数次操作过电压，直到记载的放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数相等；

以放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数相等时的放电间隙作为放电间隙的最小值。

具体地，如果N3＞N4，则增大放电间隙(即D1＝1.05D1)；若N3＜N4，则减小放电间隙(D1＝0.95D1)，继续向放电间隙施加偶数次(例如10次)操作过电压，直到N3＝N4，此时的D1即为操作过电压Uope下的放电间隙，即：Dmin＝D1。

参见图3，图3是本发明第三实施例中放电间隙工频放电试验平台示意图，包括：

调压器301、变压器302、保护阻抗303、工频分压器304、放电间隙305、试品绝缘子串306、人工气候室307、喷淋系统308及穿墙套管309。

调压器301和变压器302连接后用于产生工频高电压，保护阻抗303用于限制试品绝缘子串306的放电间隙305放电后流过变压器302的电流，防止对变压器302造成损坏，工频分压器304用于对工频高电压进行测量，穿墙套管309用于将工频高电压引至人工气候室307内，在试品绝缘子串306上设置两均压环构成放电间隙305，调节上均压环的位置可以改变放电间隙305的距离(该距离可以记为D1)，喷淋系统308用于产生淋雨并喷至试品绝缘子串306表面(在另一实施例中，喷淋系统308产生的雨滴的运动方向与试品绝缘子串306成45°角)，模拟降雨的情况。

本发明第四实施例在第一实施例的基础上，对“根据所述输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线，获取操作过电压电流”做了详细描述，包括：

绘制输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线，若防雷段采用氧化锌电阻片，绘制输电线路防雷及防冰装置的防雷段采用氧化锌电阻片在操作过电压电流残压下的伏安曲线，所述伏安曲线与所述输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线的交点即为所述操作过电压电流。

具体地，在直角坐标系中绘制输电线路防雷及防冰装置的伏安特性(U-I)曲线；

在上述直角坐标系中，绘制公式(1)Iope关于U_残压1的函数关系式曲线，两条曲线的交点对应的电流值即为Iope。

本发明第五实施例在第一实施例的基础上，对“在与污秽等级相应的等值盐密度下，根据与操作过电压及工频过电压相关的预设条件，获取所述输电线路防雷及防冰装置的总爬电距离及防雷段爬电距离，根据雷电冲击放电必须击穿放电间隙，获取绝缘段爬电距离”做了详细描述，包括：

(a).在人工气候室搭建污秽闪络放电试验平台(参见图4)，连接好试验回路，选取试品绝缘子串上的一片伞裙作为试验区域并记下其爬电距离；

(b).根据等值盐密准备好污秽并涂覆在试品绝缘子伞裙上，接通上述试验平台工作电源，通过工频或冲击试验变压器给涂覆污秽的绝缘子伞裙缓慢施加电压直至发生沿面闪络，记下此时的闪络电压；

(c).对于工频污秽闪络试验，重复步骤(b)10次；对于冲击污秽闪络试验，重复步骤(b)16次；取该10次或16次闪络电压的平均值作为(a)中伞裙爬距的工频或冲击闪络放电电压；

(d).调整试验区域的伞裙数量从2片至整支绝缘子，重复步骤(b)-(c)，直到完成整支绝缘子的工频和冲击污秽闪络试验；

(e).根据以上步骤所得试验结果分别绘制工频、冲击闪络电压与所述伞裙爬距的关系曲线，从工频闪络电压曲线上读取与操作过电压Uope、工频过电压Ufre相对应的爬电距离，从冲击闪络电压曲线上读取与U(50％)相对应的爬电距离，分别作为输电线路防雷及防冰装置的总爬电距离、防雷段和绝缘段爬电距离。

参见图4，图4是本发明第五实施例中人工气候室搭建污秽闪络放电试验平台示意图，包括：

工频或冲击试验变压器401、保护阻抗402、分压器403、人工气候室404、穿墙套管405、试验区域伞裙406、短接线407及试品绝缘子串408。

工频或冲击试验变压器401用于产生雷电冲击或工频高电压，保护阻抗402用于限制试品绝缘子串408的放电间隙放电后流过工频或冲击试验变压器401的电流，防止对工频或冲击试验变压器401造成损坏，分压器403用于对工频和冲击高电压进行测量，穿墙套管405用于将工频和冲击高电压引至人工气候室404内，试验时通过改变短接线407在试品绝缘子串408上的位置实现对试验区域伞裙406数量的调整。

本发明第六实施例在第一实施例的基础上，对“在所述工频过电压下，根据放电间隙满足工频电流在半周期波形内被切断，获取放电间隙的最终值”做了详细描述，包括：

在搭建好的放电间隙熄弧特性试验平台(参见图5)上设定好试品避雷器的爬电距离(与第一实施例中的防雷段爬电距离相等)，设置放电间隙初始值(记为D2)为第一实施例中得到的放电间隙的最小值Dmin，根据等值盐密准备好污秽并涂覆在试品输电线路防雷及防冰装置的伞裙上，接通试验平台工作电源，向放电间隙施加工频过电压Ufre；

触发冲击电压发生器(冲击电压发生器被控制在工频相位30°)并确保将放电间隙击穿，测试工频电流波形，记录工频电流从开始到熄灭的持续时间(记为T)；

若所述工频电流从开始到熄灭的持续时间大于预设时间，则增大放电间隙的距离，并重复所述触发冲击电压发生器并确保将放电间隙击穿，记录工频电流从开始到熄灭的持续时间的步骤，直到所述工频电流从开始到熄灭的持续时间小于等于预设时间，根据此时的放电间隙及放电间隙的最大值获取放电间隙的最终值。

具体地，若T＞10ms，则增大放电间隙(取D2＝1.05D2)，重复触发冲击电压发生器并确保将放电间隙击穿，记录工频电流从开始到熄灭的持续时间的步骤，直到T≤10ms，取此时的D2与Dmax的算术平均值(D2+Dmax)/2作为放电间隙的最终数值(即，根据此时的放电间隙及放电间隙的最大值获取放电间隙的最终值)。

参见图5，图5是本发明第五实施例中放电间隙熄弧特性试验平台示意图，包括：

冲击电压发生器501、冲击保护避雷器502、冲击触发间隙503、工频隔离阻抗504、工频保护阻抗505、工频试验变压器506、工频保护避雷器507、工频保护间隙508、调波电容509及试品避雷器510。

冲击电压发生器501用于产生1.2/50μs的标准雷电冲击电压，工频试验变压器506用于产生工频高电压。冲击触发间隙503用于确保冲击电压过后冲击电压发生器501能够迅速与试品避雷器510隔离，冲击保护避雷器502用于冲击触发间隙503击穿后吸收工频电压能量，防止工频电压直接作用于冲击电压发生器501造成损坏。工频保护阻抗505用于限制试品避雷器510外绝缘闪络后流过工频试验变压器506的电流；工频保护避雷器507用于冲击触发间隙503击穿后吸收冲击电压能量，防止冲击电压损坏工频试验变压器506，工频保护间隙508、工频隔离阻抗505和调波电容509一起用于限制冲击触发间隙503击穿后的冲击过电压对工频试验变压器506造成损坏。

本发明的第七实施例在上述各实施例的基础上，以10kV输电线路防雷及防冰装置为例，分别为各个参数赋予了具体数值，第六实施例的具体实施情况如下：

1)获取10kV输电线路防雷及防冰装置应用输电线路的系统标称电压，记为Usta＝10kV。

2)参照国家标准GB/T 1001.2-2010《标称电压高于1000V的架空输电线路绝缘子》，获得10kV输电线路防雷及防冰装置应用输电线路绝缘子串的50％雷电冲击放电电压，记为U(50％)＝100kV。

3)参照国家标准GB/T 50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》，获得10kV输电线路防雷及防冰装置应用输电线路的工频过电压，记为Ufre＝13.2kV，操作过电压，记为Uope＝26kV。

4)根据图2搭建10kV输电线路防雷及防冰装置雷电冲击放电试验平台，按照前述实施例中相应步骤的方法开展间隙雷电冲击放电试验，获得U(50％)＝100kV时放电间隙必须可靠击穿的Dmax＝65mm。

5)根据图3搭建10kV输电线路防雷及防冰装置工频放电试验平台，按照前述实施例中相应步骤的方法开展间隙工频放电试验，获得Uope＝26kV时放电间隙不允许放电的Dmin＝45mm。

6)绘制10kV输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线(参见图8)；公式(1)中Uope＝26kV，10kV输电线路波阻抗Z_L＝400Ω，公式(1)Iope关于U_残压1的函数关系式为：U_残压1＝39.2-400Iope，绘制其函数关系式曲线并与U-I曲线相交，交点对应的电流值即为Iope＝40A。根据氧化锌电阻片2ms方波通流能力≥Iope的预设条件，参考表1选取电阻片尺寸为Φ35×25mm(2ms方波通流＝150A，U1mA＝5.3kV，U_残压2＝8.9kV)。

表1 10kV输电线路防雷及防冰装置常用电阻片参数

参见图8，图8是本发明第七实施例中双曲线确定操作过电压电流示意图，包括：

Iope关于U_残压1的函数关系式曲线801、双曲线交点802及10kV输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线803。由图中可见，双曲线交点802对应的电流值即为Iope＝40A。

7)按照前述实施例中的方法，确定10kV输电线路防雷及防冰装置防雷段氧化锌电阻片数量(取k＝0.4)。

最终选用4片Φ35×25mm氧化锌电阻片。

8)10kV输电线路防雷及防冰装置应用于湖南邵阳多雷重冰区的10kV雷镇线，其污秽等级为Ⅳ级(等值盐密SDD＝0.30mg/cm2)，设计覆冰厚度d＝15mm。

9)根据图4在人工气候室搭建10kV输电线路防雷及防冰装置污秽闪络放电试验平台，按照前述实施例的方法开展10kV绝缘子污秽闪络试验，试验后得到绝缘子工频、冲击闪络电压与爬距关系曲线图，如图6和图7所示。

参见图6，图6是本发明第七实施例中工频闪络电压与爬距关系曲线图，包括：

工频闪络电压与爬电距离关系曲线601、工频过电压处爬电距离点602及操作过电压处爬电距离点603。横轴表示爬电距离/cm，竖轴表示工频闪络电压/kV，等值盐密为0.30mg/cm²。

由图中可知，Uope＝26kV及Ufre＝13.2kV下不发生沿面闪络的10kV输电线路防雷及防冰装置总爬电距离≥483mm(参见操作过电压处爬电距离点603)，防雷段爬电距离≥262mm(参见工频过电压处爬电距离点602)。

参见图7，图7是本发明第七实施例中冲击闪络电压与爬距关系曲线图，包括：

50％雷电冲击放电电压处爬电距离点701及冲击闪络电压与爬电距离关系曲线702。横轴表示爬电距离/cm，竖轴表示冲击闪络电压/kV，等值盐密为0.30mg/cm²。

由图中可知，U(50％)＝100kV下不发生沿面闪络的10kV输电线路防雷及防冰装置绝缘段爬电距离≥205mm(参见雷电冲击放电电压的一半电压处爬电距离点701)。

10)根据图5搭建10kV输电线路防雷及防冰装置间隙熄弧特性试验平台，按照前述实施例中的方法开展间隙切断工频续流试验，获得Ufre＝13.2kV下半个周期波形(即10ms)内切断工频电流的最小放电间隙D2＝48mm，取D2与Dmax的算术平均值(48+65)/2＝56.5mm作为放电间隙的最终数值。

11)在人工气候室开展绝缘子覆冰试验，获得覆冰厚度d＝15mm时的最大冰凌长度l＝14cm，得到10kV输电线路防雷及防冰装置伞间距h≥1.2×14＝16.8cm(取k₁＝1.2)，大伞裙数量n＝6.0/16.8＝0.36，实际取1片大伞裙。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种输电线路防雷及防冰装置设计方法，其特征在于，包括：

获取输电线路的系统标称电压，根据所述系统标称电压获取输电线路的50％雷电冲击放电电压、工频过电压及操作过电压；

根据与50％雷电冲击放电电压相关的预设条件，获取放电间隙的最大值，根据与操作过电压相关的预设条件，获取放电间隙的最小值；

根据所述输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线，获取操作过电压电流，若氧化锌电阻片2ms方波通流满足大于等于所述操作过电压电流，获取氧化锌电阻片尺寸；

根据与工频过电压相关的预设条件，确定氧化锌电阻片的最小数量，根据与防雷段氧化锌电阻片残压相关的预设条件，获取氧化锌电阻片的最大数量；

在与污秽等级相应的等值盐密度下，根据与操作过电压及工频过电压相关的预设条件，获取所述输电线路防雷及防冰装置的总爬电距离及防雷段爬电距离，根据雷电冲击放电必须击穿放电间隙，获取绝缘段爬电距离；

在所述工频过电压下，根据放电间隙满足工频电流在半周期波形内被切断，获取放电间隙的最终值；

根据设计好的覆冰厚度，获取最大冰凌长度，根据所述最大冰凌长度确定所述输电线路防雷及防冰装置的伞间距，根据放电间隙的最终值确定大伞裙数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与50％雷电冲击放电电压相关的预设条件，包括：在50％雷电冲击放电电压下，所述输电线路防雷及防冰装置被击穿。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与操作过电压相关的预设条件，包括：在所述操作过电压下，所述输电线路防雷及防冰装置不放电。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与工频过电压相关的预设条件，包括：所述工频过电压作用于所述输电线路防雷及防冰装置的防雷段产生的工频电流小于等于1毫安。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与防雷段氧化锌电阻片残压相关的预设条件，包括：雷击放电后防雷段氧化锌电阻片产生的残压小于等于输电线路绝缘子串50％雷电冲击放电电压。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与操作过电压及工频过电压相关的预设条件，包括：在所述操作过电压及工频过电压下不发生沿面闪络。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取放电间隙的最大值，包括：

在搭建好的试验平台上设置放电间隙的初始值，向放电间隙施加偶数次所述50％雷电冲击放电电压，并记载放电间隙被击穿的次数及放电间隙未击穿的次数；

若放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数不相等，则调整放电间隙的距离并向放电间隙施加偶数次50％雷电冲击放电电压，直到记载的放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数相等；

将放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数相等时的放电间隙作为放电间隙的最大值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取放电间隙的最小值，包括：

在人工气候室内搭建好的试验平台上设置放电间隙的初始值，开启喷淋系统对绝缘子串进行喷淋，向放电间隙输出偶数次所述操作过电压，并记载放电间隙被击穿的次数及放电间隙未击穿的次数；

若放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数不相等，则调整放电间隙的距离并向放电间隙施加偶数次所述操作过电压，直到记载的放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数相等；

以放电间隙被击穿的次数与放电间隙未击穿的次数相等时的放电间隙作为放电间隙的最小值。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线，获取操作过电压电流，包括：

绘制输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线，若防雷段采用氧化锌电阻片，绘制输电线路防雷及防冰装置的防雷段采用氧化锌电阻片在操作过电压电流残压下的伏安曲线，所述伏安曲线与所述输电线路防雷及防冰装置的伏安特性曲线的交点即为所述操作过电压电流。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取放电间隙的最终值，包括：

在搭建好的试验平台上，设定好试品避雷器的爬电距离，设置放电间隙的初始值为放电间隙的最小值，向放电间隙施加所述工频过电压；

触发冲击电压发生器并确保将放电间隙击穿，记录工频电流从开始到熄灭的持续时间；

若所述工频电流从开始到熄灭的持续时间大于预设时间，则增大放电间隙的距离，并重复所述触发冲击电压发生器并确保将放电间隙击穿，记录工频电流从开始到熄灭的持续时间的步骤，直到所述工频电流从开始到熄灭的持续时间小于等于预设时间，根据此时的放电间隙及放电间隙的最大值获取放电间隙的最终值。