35kV線路雷擊斷線技術分析

謝進寶

（國網四川省電力公司樂山峨眉山市供電公司，四川 峨眉山 614200）

35kV線路雷擊斷線技術分析

謝進寶

（國網四川省電力公司樂山峨眉山市供電公司，四川 峨眉山 614200）

35kV電力線路發生雷擊斷線事故會造成巨大損失，影響正常的城市電力輸送。通過雷擊導線耐雷水平演算、GPS雷電定位和線稈絕緣子性能改善可以大幅降低雷擊斷線事件的發生。本文就圍繞35kV九龍線的雷擊斷線技術分析報告展開調查，分析雷擊原因，并提出了技術應對措施。

35kV輸電線路；雷擊因素；措施

2011年6 月19 日16 ：45調度通知35kV九龍線速斷動作，有單相接地現象。19：10經巡線班巡視發現，35kV九龍線#23桿右邊相導線斷線脫落（如圖1所示）；2011年6月20日經檢修班組搶修，將右邊相導線重新壓接，更換三相雷擊絕緣子。

一、技術分析

根據導線斷線截面分析：導線鋁股、鋼芯有明顯的燒傷痕跡；#23桿三相絕緣子全部被雷擊；可以確定導線被雷擊是導致事故的直接原因。

1 地理原因

#23桿線路走廊附近為平原地帶，線路通道兩邊300米以內沒有7米以上建筑，導致雷電擊中電桿、線路幾率增大；由往年的雷擊情況統計，此線路段是雷電活動頻繁區，并有多次雷擊線路記錄。

2 線路本體原因

（1）35kV九龍線為35kV龍池變電站與外界聯絡的35kV線路，于1967年投運，全線共有電桿112基，屬于設備老化嚴重的老舊線路。本線路已經運行了40多年，當初的設計只考慮了防污級別的絕緣配合（由于污區范圍變化，絕緣子配置已經不能滿足目前的要求，無法達到III級污區爬電比距要求），并沒有考慮防雷方面的設計，如架空地線等；

（2）后經技術改造，重新沿電桿外側敷設了接地引下線和接地電阻，用于防直擊桿塔的雷電，但雷擊導線次數遠遠大于雷擊電桿次數，所以實際中當雷電擊中導線時防雷效果并不明顯；

（3）本段線路在#22桿安裝線路型避雷器1組，根據數據顯示#22桿附近落雷次數有17次，但#22桿并未發生絕緣子閃絡。而臨近的#23桿發生絕緣子閃絡并導致斷線；說明避雷器對#22桿起到了保護作用，但是#23桿超出了（也存在一定的偶然性）避雷器保護范圍絕緣子閃絡并導致斷線，如圖2所示，實際檔距180m。

3 管理原因

由于#23桿為直線桿，而雷擊瓷質絕緣子發生的閃絡痕跡一般在絕緣子的上表面，直線桿在日常運行中比較難于觀察到絕緣子的上表面，所以在日常巡視中未能及時發現絕緣子上表面是否有發生閃絡的痕跡，最終導致缺陷未能及時發現。

4 相關計算

（1）基本資料

根據絕緣子串放電電壓計算公式：

其中：U50%—正極性50%沖擊放電電壓，kV；

n—絕緣子片數。

#23桿絕緣子片數為3片，得到絕緣子串放電電壓為353.5kV。也就是當絕緣子串兩段電壓達到353.5kV時絕緣將發生閃絡。

（2）由于未發現可能發生雷擊桿塔的落雷點，所以本分析報告未對雷擊桿塔情況進行分析。

（3）雷擊導線耐雷水平計算

其中：Z—雷擊點左右側導線波阻，一般單根導線取400Ω。

由此確定#23桿兩端導線在發生雷擊導線時的耐雷水平為3.535kA。

（4）雷擊導線附近地面線路感應雷等效電壓

當S＞6m時：

其中：

Ui—感應雷過電壓幅值，kV；

I—雷電流幅值，kA；

hc—導線懸掛平均高度，m；

S—落雷點與線路水平距離，m。

感應雷電壓計算：

由此確定22次雷擊中2010-8-12 21∶36的落雷產生最大電壓為-119.3kV，2010-9-20 22∶56的落雷產生的最小電壓為-9.6kV，都小于絕緣子串閃絡電壓353.5kV所以不會照成絕緣子串發生閃絡。

表1

從以上計算及分析結果可以看出，2010-7-25 6∶26落雷點位于線路檔內，考慮導35kV導線線間距離較小，雷電在導線之間穿過的可能性非常小，所以可以確定此次雷電活動直擊到導線上，由于雷擊導線的耐雷水平只有3.535kA，但雷電流幅值為33.6kA，所以導致兩段絕緣子閃絡，但是由于#22桿安裝了避雷器所以#22桿沒有發生閃絡，而#23桿在高于耐雷水平將近10倍的雷電流沖擊下發生了絕緣子閃絡，導線燒傷。在日常負荷運行中，由于導線有效載流面積減小，導致導線溫度升高，加劇了導線鋼芯的損傷（經運行部門確認近半年無線路超載），在長時間運行應力下，導線已經不能滿足運行要求，在某一不確定時間發生斷裂，斷線事故發生（如圖3所示）。

二、技術措施

1 由于此線路為運行多年的老舊線路，不具備增加架空地線的條件，所以不能采取最為有效、運行及維護成本較低的增加架空地線方案，但是在以后新建35kV線路可以考慮。

2 由于35kV的交叉跨越問題比較多，具備增加絕緣子片數的桿塔很少，接下來統計交叉跨越情況，適當對雷擊易發區增大絕緣配置。

3 分析此線路段雷擊記錄，選定合適桿塔安裝線路型氧化鋅避雷器，但是由于氧化鋅避雷器造價較高，保護范圍較小，將增加線路投資。運行中還需要完善氧化鋅避雷器定期試驗、更換等方面的運行管理技術措施。

4 采用GPS定位技術統計出我局管轄的所有35kV線路定位坐標，配合雷電定位系統，查詢往年線路通道內落雷點相對密集區，安裝避雷器對線路進行保護。

5 根據雷電定位系統在雷雨季節統計線路500m范圍內的落雷點信息，在配合停電的時間對有可能造成雷擊的桿塔開展有針對性的登桿檢查（包括雷擊點統計資料建立，有可能造成雷擊的桿塔的檢查記錄）。

6 堅強巡視管理，對雷擊等類似的巡線工作應采取人員交叉巡視、班組長親自巡視等方法，避免單一巡視人員的工作能力差異影響缺陷的判斷；加強望遠鏡等巡視工具的配置，使缺陷發現率提高。

結語

絕緣子串放電壓、導線耐雷水平計算為此次雷擊斷線的原因奠定了理論基礎。在未來新35kV架空線路的構建中，應該充分考慮其桿塔保護接地和絕緣子串的安裝問題，做好線路的防雷保護接地工作。并且堅持全過程的質量控制和日常維護，始終保持配電線路處于接地效果良好且安全的運行狀態中。

[1]GB 50061-97，66kV及以下架空電力線路設計規范[S].

[2]輸電線路運行手冊[Z].

[3] 輸電線路絕緣子運行技術手冊[M].北京：中國電力出版社.

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