500 kV超高壓輸電線路雷擊跳閘原因分析及處理措施

段建軍

(河北省電力公司超高壓輸變電分公司，石家莊 050070)

500 kV侯北線于2006年7月建成投運，線路起自山西500 kV侯村變電站，止于500 kV石北變電站，線路總長度184.582 km。河北省電力公司超高壓輸變電分公司負責運行區(qū)段長80.810 km，共有鐵塔181基，其中耐張塔28基(包括1基耐張換位)，直線塔153基。該線路導線采用LGJ-400/35鋼心鋁絞線，四分裂呈正方形排列，分裂間距450 mm。線路左側避雷線采用直接接地方式，右側OPGW光纜采用逐基接地方式,線路防雷保護角設計小于15°。線路鐵塔采用逐基接地方環(huán)加射線型式的接地裝置，由于山區(qū)電阻率較大，采用加降阻劑方法，接地體全部采用φ12 mm圓鋼。線路耐張塔采用29×FC240/170型玻璃絕緣子(Ⅱ級污穢區(qū))，34×FC240/170和34×FC210/170型玻璃絕緣子(Ⅲ級污穢區(qū))。線路直線塔采用28×FC16P/155型玻璃絕緣子(Ⅱ級污穢區(qū))和FXBW-500/180型合成絕緣子(Ⅲ級污穢區(qū))。

1 故障概況

2008年6月27日02時02分07秒， 500 kV侯北線V相跳閘，重合閘成功。經檢查故障時，石北變電站故障錄波器測距得到故障點距石北站70 km，侯村變電站故障錄波器測距得到故障點距侯村站112 km，測距交匯點為N247塔，據了解故障時為大風雷雨天氣，結合雷電定位系統(tǒng)分析，故障點為N247塔。根據初步分析結果，迅速開展帶電登塔檢查，現場檢查發(fā)現N247塔 V相引流線上、大號側左串絕緣子串第1片絕緣子鋼帽上、地線放電間隙均有明顯燒灼痕跡，大號側左串第1片絕緣子表面有明顯閃絡痕跡，N247鐵塔及線路周圍沒有發(fā)現雷擊的痕跡，對此區(qū)段進行登塔檢查發(fā)現部分鐵塔的放電間隙均有輕微燒灼痕跡。

2 原因分析

2.1 故障點設備情況

2008年3月對侯北線山區(qū)段鐵塔接地電阻進行測量，N247塔前后連續(xù)3基塔的接地電阻數值均在12 Ω以下，符合設計要求。N247塔故障后測試的接地電阻值為10 Ω，N246塔接地電阻為11.1 Ω，N248塔接地電阻為9.7 Ω，均符合設計要求(設計電阻值小于25 Ω)。故障塔所處區(qū)段防雷保護角為9.8°，滿足設計要求。

N247塔 V相為轉角內側邊相，引流跳線無跳線串，引流線距耐張串第1片絕緣子鋼帽的凈空距離為4.4 m。基塔耐張絕緣子配置為每相兩串29片FC240/170型玻璃絕緣子，絕緣子串長5.08 m，爬電比距為2.32 cm/kV，于2006年6月2日完成PRTV涂料的噴涂工作，滿足安全距離、絕緣要求，因此可排除因設備自身原因造成雷擊的可能。

2.2 故障點地理和天氣情況

500 kV侯北線N247塔位于石家莊市平山縣古月鎮(zhèn)井溝村，該塔型為J1塔、呼稱高30 m、轉角為右轉15°11′，鐵搭坐標：經度113°51′25.5″，緯度38°11′46.32″。該塔位于全線路海拔最高處，海拔高達1 100 m，故障塔為該地形最明顯凸出物，極易遭受雷擊危害。故障時為雷雨天氣，溫度22 ℃，風力4-5級，根據雷電定位系統(tǒng)雷電查詢統(tǒng)計可知，故障時間前后10 min內，該線路N247塔附近共發(fā)生5次雷擊，最大雷電流達到-36.8 kA,雷擊頻繁且雷電流高(雷電定位系統(tǒng)查詢統(tǒng)計見圖1)，具備線路發(fā)生雷擊的天氣以及地形條件。綜上可判斷該線路故障原因為雷擊。

圖1 雷電定位系統(tǒng)查詢統(tǒng)計

3 防范措施

3.1 加強設備防雷改造

對侯北線N247塔及前后各10基鐵塔安裝塔頭避雷側針，屏蔽部分導線，使部分原繞擊雷轉化為反擊雷，減少線路雷擊跳閘概率。對N247 塔V相大號側左串第1片被燒傷的絕緣子帶電補涂防污閃涂料，加強絕緣子的憎水性檢查，及時進行防污閃涂料的復涂，提高絕緣子的絕緣性能。

在雷雨季節(jié)到來前完成該山區(qū)段的接地電阻改造工作，對原接地鋼筋進行更換，更換為2×30 mm鍍鋅角鋼，同時加裝接地模塊。對接地溝表面進行水泥抹面處理，重點做好山區(qū)線路接地裝置防雨水沖刷的控制。加裝耦合地線，在雷擊鐵塔時起到分流和耦合作用，降低鐵塔絕緣上所承受的電壓，提高線路的耐雷水平。

3.2 完善設備管理

加強線路巡視檢查和維護，積極開展線路接地電阻的測試工作，巡視檢查鐵塔接地引下線是否完好，及時維護，定期防腐處理及開挖檢查。對包括N247塔在內的山區(qū)段部分高海拔點，安裝視頻監(jiān)測設施，做好現場監(jiān)控工作。建立各線路雷電統(tǒng)計檔案，做好雷暴日的統(tǒng)計，為防雷技術改造提供資料。

4 處理效果

根據上述防范措施對所轄500 kV輸電線路進行接地電阻的普測及接地改造、安裝塔頭避雷側針以及絕緣子防污閃涂料的噴涂，取得了較好的防雷效果，至今未再發(fā)生雷擊跳閘故障。

5 建議

a. 影響河北省南部電網500 kV輸電線路跳閘的主要原因是雷擊。河北省南部電網西部地處太行山區(qū)，受環(huán)境的影響，雷暴日增多，防雷擊應作為今后線路安全運行的一項重點工作，建議在迎峰度夏前完成線路的接地電阻測試、改造以及防雷技改等工作。

b. 對新建線路，積極調研線路走廊、地形、地貌、氣候特點，結合周邊其它線路的防雷經驗，在線路投運前即采取有效的防雷措施，從而降低線路投運后出現雷擊故障的概率。

c. 線路自動重合閘裝置是在線路發(fā)生雷擊閃絡等情況后，保持供電設施有效運行，是防雷的最后一道保護，要做好線路自動重合閘裝置的校驗、試驗以及裝置的巡視檢查工作，避免發(fā)生拒動、誤動，確保線路自動重合閘裝置正常有效地運行。

d. 河北省南部電網運行的500 kV輸電線路投入使用的防雷裝置有塔頂避雷針和可控放電避雷針，建議對其使用效果進行綜合評估，同時積極開展調研，找出最佳方案。