一起500kV輸電線路耐張塔雷擊故障的反思

何光鍇 林朝暉

(國網福建省電力有限公司檢修分公司,福建福州 350013)

一起500kV輸電線路耐張塔雷擊故障的反思

何光鍇 林朝暉

(國網福建省電力有限公司檢修分公司,福建福州 350013)

通過對福建省內一起500kV輸電線路雷擊故障的分析,探索線路防雷的分析方法與采取的必要措施,以達到線路防雷水平的提高。

500kV線路 防雷 接地網 可控避雷針

2014年6月30日，下午，發生一起雷擊引起500kV輸電線路跳閘事故。

雷擊瓷瓶的現場照片如圖1、2。

通過對整串瓷瓶串的近距離觀察，發現現場就只有第一片瓷瓶有明顯的雷擊烙印，其他瓷瓶表面均完好干凈，均無雷擊燒傷烙印。

該線路現場地形示意圖如圖3。

圖1

圖2

圖3

通過示意圖的觀察，我們發現在一般情況下絕對不會發生雷擊故障的桿塔，居然發生了雷擊跳閘，這讓大家一時間覺得有點疑惑。

現在通過對線路的一些基本技術參數來進行分析。

首先，通過現場觀察，該線路51#桿塔的基本地形為小山丘，桿塔落在小山丘之頂部，土質基本以黃粘土為主，山丘四周均為當地村民種植茶葉園。從該線路50#線路所在的仙巖頂下，經過51#后，穿過104國道，轉向52#。

其次，通過技術資料的收集，相關數據如下：

線路氣象條件如表1。

絕緣子機械電氣特性如表2。

表2

通過比較，51#的接地電阻，無論是設計電阻，還是實測電阻都比50#、52#來的高。因此單從接地電阻這一項來比較分析，51#遭受雷擊的概率比50#和52#都來的高。

圖4

但是，從現場實地的地形來分析，50#與52#的地面標高都比51#來的高，故這兩基桿塔遭雷擊的概率比51#高。

通過接地電阻與實際地形的分析，很明顯地存在矛盾，因此，該如何正確地分析雷擊概率，就成為重中之重。

通過對現場的地形分析比較，發現了應該有這么一種可能性，及在特定的情況下，51#桿塔遭雷擊還與線路所通過的104國道有一定的關系。

圖4通過對現場地形的雷電云模擬與放電通道的建立，可以發現這么一個可能性及現場風向與風力的因素，導致雷擊發生在最低的桿塔處，即51#上線處。

由于51#附近是一個處于開發中的工業區，基礎工程正在進行中，因此有著大量的工程機械車輛在這段104國道通行，而且104國道本來車輛的流量就比較大，因此在這樣的特定條件下，50#--51#--52#地形所形成的一個凹形剖面中，在凹行底部因為大量的車流量所形成的貫穿風向，帶動了在這個凹形剖面上方所積累形成的雷電云層的正、負電子的流向。

還有一點更為關鍵的是因為104國道在這個凹形面中自然形成了一個貫穿的通道，風向自然通過104國道所形成的通道中移動，也造成了雷電云層的正、負電子流的走向，終于造成了雷電貫穿通道往51#鐵塔頂部落地。

通過這樣的分析，可以總結這次雷擊落雷在51#的原因有如下兩點：1)該線路51#接地電阻設計不夠合理，前后兩基的電阻設計分別為：8x60和6x50，而51#卻為4x30，接地鋼筋數量的減少，鋼筋長度的偏短，造成了51#的設計電阻偏高以及實地測量電阻值的偏高。這就造成了在相同條件下51#遭受雷擊概率比其它兩基來的高，這是其一。2)在50#--52#這區段特殊的地形地貌，遭成了51#成為雷擊的關鍵點。凹形地形以及貫穿凹形底部的104國道通道，造成了在這個凹形上空所形成的雷電云層形成了一個沿著凹形貫穿通道流動的電子流。在能量達到臨界值的情況下，雷電正、負電子云層所貫穿、釋放的焦點集中在51#桿塔上，因此在這次雷擊故障中，51#上線才發生雷擊故障。

因此，通過上述兩點的分析，該線路51#發生雷擊故障，這雖是偶然的，卻也是必然的。雷擊故障的偶然性造成了分析與防范雷擊故障成為電網維護的重點與難點，但是通過對現場實際情況的分析，可以很好地找出故障的內在原因，對線路防雷措施的采取方式起到了必要與充分的指導作用。

根據國家電網針對線路防雷的防范措施，現階段主要采取的是安裝可控避雷針來進行，因此結合上述所分析的故障形成原因，建議可采取以下三點措施來進行防雷。

(1)通過對該線路51#的接地型式、接地網的改造，增加接地鋼筋數量與長度，來降低該桿塔的設計接地電阻與實測接地電阻，依此來降低雷擊概率。(2)通過在該線路51#加裝可控避雷針來達到有針對地防雷，以達到引導雷電流，達到防雷目的。(3)通過對該線路50#，這個區段相對51#和52#地形偏高，而且設計電阻與實測接地電阻較低的先決條件，對50#加裝可控避雷針，來達到引導雷電流，達到對這個區段的避雷效果。

總結以上的分析與建議，我們可以知道雖然在500kV電網的維護過程中，線路防雷始終是維護工作的重點與難點，但是我們可以通過對遭雷擊桿塔現場的具體地形地貌的觀察與分析，找出雷擊故障的真正形成內因，并通過針對雷擊內因采取針對性的防雷措施，相信可以達到理想的防雷效果。

線路防雷是整個電網系統維護工作中的重點與難點，線路防雷始終是一條艱難與痛苦的過程。

但是現階段我們唯一能夠采取的措施就是不斷地在故障后找出真正原因，并因此采取必要的有效果的針對措施，從而慢慢地完善整個電網的防雷水平，提高電網供電的穩定性。

雷電的隨機性與不可預測性，給電網的穩定造成了極大的影響，但是我們有信心通過對實際情況的總結與分析，通過有效的防雷措施并逐步完善線路防雷措施，提高線路防雷水平。

線路的防雷，在痛定后思痛，在總結中提高。

[1]趙智大.高電壓技術[M].中國電力出版社,2006.8.

[2]杜文學.電力系統[M].中國電力出版社,2007.4.

[3]劉增良.《電氣設備運行及維護》[M].中國電力出版社,2007.9.

何光鍇,男,從事輸電線路管理。

注釋：

[1]本觀點僅針對該線路50#-52#這一特殊區段進行分析,不一定適合全線路.

[2]本篇論文中某些觀點并未經過現場檢驗,不具備防雷指導意見.