江蘇電網(wǎng)2014年輸電線路雷擊跳閘分析

路永玲，周志成，陶風(fēng)波，周　立，劉　洋（江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103）

江蘇電網(wǎng)2014年輸電線路雷擊跳閘分析

路永玲，周志成，陶風(fēng)波，周立，劉洋
（江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103）

對(duì)2014年迎峰度夏期間江蘇省雷電活動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析了落雷次數(shù)及地域分布變化趨勢(shì)；結(jié)合各單位上報(bào)數(shù)據(jù)及雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)記錄，多角度分析江蘇電網(wǎng)220 kV及以上線路發(fā)生雷擊跳閘次數(shù)及變化趨勢(shì)、雷擊形式、雷擊桿塔結(jié)構(gòu)特征以及江蘇電網(wǎng)雷擊跳閘原因，并從接地電阻測(cè)量、綜合防雷措施應(yīng)用、GIS系統(tǒng)及雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入管理等方面提出防雷工作建議。

輸電線路；雷擊跳閘；雷電活動(dòng)

雷電是最常見的自然現(xiàn)象，雷電不僅對(duì)人類危害大，而且對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行具有較大威脅，成為電力中斷的頭號(hào)環(huán)節(jié)因素。近年來(lái)隨著電網(wǎng)容量的增大，網(wǎng)架越來(lái)越密，更高電壓等級(jí)輸電線路桿塔越來(lái)越高，雷擊所引起的線路停電事故日益增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005—2010年國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)66 kV及以上輸電線路雷擊跳閘8229次，占跳閘總數(shù)40.52%；并且在220 kV及以上線路繞擊雷已成為導(dǎo)致線路跳閘和故障停運(yùn)的主要原因之一。

對(duì)江蘇省不同區(qū)域、不同電壓等級(jí)線路雷電活動(dòng)、雷擊跳閘故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)現(xiàn)有防雷措施運(yùn)行情況進(jìn)行總結(jié)，可為線路設(shè)計(jì)、電網(wǎng)運(yùn)行提供參考，對(duì)線路運(yùn)行和雷害防治等工作提供指導(dǎo)性意見，提高核心骨干網(wǎng)架、戰(zhàn)略性輸電通道、重要負(fù)荷供電線路的防雷水平，保障大電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行［1］。

1　江蘇省雷電活動(dòng)情況

1.1迎峰度夏期間江蘇省落雷情況

統(tǒng)計(jì)近年迎峰度夏期間江蘇省落雷數(shù)據(jù)［2］和變化趨勢(shì)見表1，對(duì)比分析如下：

（1）2014年迎峰度夏期間江蘇落雷數(shù)為203 214個(gè)，是近5年來(lái)落雷最少的年份，分別比2010年下降46%、比2011年下降63%、比2012年下降44%、比2013年下降30%。

（2）2014年6月份落雷極少，僅3345個(gè)，比前4年同期最低值下降79%；7、8月落雷數(shù)較往年也有所減少。

（3）2014年迎峰度夏期間地閃密度值除7月與2010年同期值有所增大外，其余均為近5年最小值；雷電活動(dòng)總體較弱，為近5年來(lái)最低水平。

1.2江蘇省各地區(qū)雷電活動(dòng)分布情況

統(tǒng)計(jì)2014年迎峰度夏期間各地區(qū)落雷情況、地閃密度情況見表2、表3，與近年同期值對(duì)比分析如下：

表1　2010—2014年6—8月江蘇省落雷統(tǒng)計(jì)對(duì)比

（1）2014年迎峰度夏期間落雷集中分布在南通、蘇州、無(wú)錫、常州地區(qū)，但落雷數(shù)、地閃密度比往年均有較大幅度下降；鹽城、淮安、徐州等北部地區(qū)落雷很少，地閃密度多在1.0左右?？傮w來(lái)看，2014年迎峰度夏期間雷電活動(dòng)大致呈現(xiàn)北部弱、中南部強(qiáng)的態(tài)勢(shì)。

（2）2014年6—8月江蘇大部分地區(qū)地閃密度在2.0以下，5.0以上的區(qū)域僅占全省面積的0.6%，8.0以上的區(qū)域面積為0，遠(yuǎn)低于往年同期水平。

2　雷擊跳閘分析

2.1線路雷擊跳閘基本情況

2014年迎峰度夏期間江蘇全省輸電線路雷擊跳閘統(tǒng)計(jì)日期為6月1日—8月31日，結(jié)合各單位上報(bào)數(shù)據(jù)及雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)記錄，初步確認(rèn)220 kV及以上線路發(fā)生雷擊跳閘共21次；其中500 kV線路3次（全部重合成功），220 kV線路18次（12次重合成功，4次重合未投，2次重合不成），未造成設(shè)備故障。

2.2雷擊跳閘情況分析

對(duì)以上確認(rèn)的21次220 kV及以上等級(jí)輸電線路雷擊跳閘進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)核算，現(xiàn)分析如下：

（1）2014年迎峰度夏期間江蘇電網(wǎng)雷擊跳閘數(shù)有所下降。通過(guò)統(tǒng)計(jì)近5年迎峰度夏期間雷擊跳閘情況可知（如圖1所示），2014年迎峰度夏期間雷擊跳閘總數(shù)為近5年最小值，比2011年同期值（最大值）下降50%以上；其中6月未發(fā)生220 kV及以上線路雷擊跳閘；500 kV線路雷擊跳閘數(shù)較前4年同期值均有所下降。

表2　2010—2014年6—8月各地區(qū)落雷統(tǒng)計(jì)對(duì)比個(gè)

表3　2010—2014年6—8月各地區(qū)地閃密度統(tǒng)計(jì)對(duì)比

圖1　2010—2014年迎峰度夏期間雷擊跳閘數(shù)變化情況

（2）2014年迎峰度夏期間雷擊跳閘率有所下降，500 kV線路重合率提高。以每年40個(gè)雷暴日計(jì)算，2014年江蘇電網(wǎng)500 kV和220 kV線路雷擊跳閘率分別為0.000293次/（km·a）和0.000715次/（km·a），其中前者為近4年最小值，后者比去年略有增大，均滿足國(guó)網(wǎng)公司雷擊跳閘率指標(biāo)要求。同時(shí)，500 kV和220 kV線路重合閘成功率分別為100%和85.71%，前者達(dá)到近4年最高值。具體見表4、表5。

表4　近4年雷擊跳閘率比較次·（km·a-1）

表5　近4年雷擊跳閘重合成功率比較%

（3）雷擊故障形式均為繞擊。結(jié)合雷電流幅值查詢、仿真計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)巡視檢測(cè)等結(jié)果，初步確定2014年6—8月發(fā)生的21次雷擊跳閘故障均由雷電繞擊造成。雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)記錄顯示雷擊故障的雷電流幅值總體較?。ɑ驹?0 kA以下），未達(dá)到桿塔的反擊耐雷水平；另外，江蘇省平均土壤電阻率較低，且普遍開展桿塔接地普查及改造工作，故障桿塔接地電阻復(fù)測(cè)值均符合要求，發(fā)生反擊跳閘可能性小。從近5年迎峰度夏期間繞擊、反擊跳閘統(tǒng)計(jì)情況可知，繞擊仍是造成我省220 kV及以上線路雷擊故障的直接原因［3，4］。

（4）雷擊跳閘基本發(fā)生在雙回路鼓形塔。從2014年雷擊故障塔型來(lái)看，20次雷擊故障發(fā)生在雙回路鼓形塔，1次發(fā)生在單回路酒杯塔，且塔身高度（h）超過(guò)50 m的達(dá)到故障塔總數(shù)的42.9%（見表6），由繞擊計(jì)算分析可知，塔身高的桿塔更易遭受繞擊雷的侵害。統(tǒng)計(jì)近4年故障桿塔單、雙回情況，可知輸電線路雷擊故障主要發(fā)生在雙回路桿塔上，占總次數(shù)的85%以上，這與220 kV及以上雙回路桿塔數(shù)量多、塔身易引雷等因素有關(guān)。

表6　2014年發(fā)生雷擊跳閘的桿塔高度分布

（5）雷擊跳閘故障主要分布在中南部地區(qū)。2014年迎峰度夏期間雷擊故障主要分布在無(wú)錫（4起）、南通（3起）、蘇州（3起）、常州（2起）、揚(yáng)州（2起）等地區(qū)，淮安、徐州、鹽城等北部地區(qū)發(fā)生雷擊故障較少，均為0-1次，具體見圖2。雷擊跳閘故障地區(qū)分布情況與雷電活動(dòng)分布情況基本吻合。

圖2　2014年6—8月雷擊故障次數(shù)地區(qū)分布

3　建議與措施

（1）建議對(duì)蘇中、蘇南地區(qū)落雷密度較高的220 kV及以上重要輸電線路加裝可控避雷針、金屬氧化物避雷器或絕緣子并聯(lián)間隙［5，6］，降低線路雷擊事故率。

（2）從近5年的線路雷擊統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，反擊跳閘率總體較低，一方面因?yàn)槔纂娏鞣挡淮?，另一方面與我省平均土壤電阻率較低，并且普遍開展桿塔接地普查及改造工作有關(guān)。建議在線路管理上繼續(xù)加強(qiáng)桿塔接地電阻測(cè)量，對(duì)不合格的接地及時(shí)整改，尤其是在雷雨季節(jié)前應(yīng)確保各電壓等級(jí)線路防雷接地設(shè)施處于良好狀態(tài)。

（3）對(duì)新設(shè)計(jì)的線路，應(yīng)充分考慮線路所在地區(qū)及線路走廊的雷電活動(dòng)情況，結(jié)合線路走向的地形，采取相應(yīng)的措施減小雷擊跳閘率。對(duì)于同桿雙回線，盡量減小保護(hù)角；對(duì)建于小山或丘陵高處的桿塔要結(jié)合雷電活動(dòng)情況，適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)絕緣，必要時(shí)加裝線路避雷器［7］，提高全線路的防雷水平。

（4）隨著線路復(fù)合絕緣子投運(yùn)越來(lái)越多，遭雷擊損壞的復(fù)合絕緣子數(shù)量增多，建議對(duì)新建及改造線路的復(fù)合絕緣子防雷性能指標(biāo)進(jìn)行校核，適當(dāng)加長(zhǎng)復(fù)合絕緣子長(zhǎng)度，并在兩端加裝均壓環(huán)，提高雷擊閃絡(luò)電壓；對(duì)于雷擊損傷絕緣子及時(shí)巡查更換。

（5）建議加強(qiáng)輸電GIS系統(tǒng)及雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入管理工作，對(duì)已發(fā)現(xiàn)的未錄或錯(cuò)誤的GIS數(shù)據(jù)及時(shí)補(bǔ)充完善，確保數(shù)據(jù)及時(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性，為快速查找雷擊故障和開展雷擊分析工作提供重要參考。

4　結(jié)束語(yǔ)

開展雷電活動(dòng)統(tǒng)計(jì)和雷擊故障分析是有效開展差異化防雷工作的基礎(chǔ)，結(jié)合江蘇省輸電線路運(yùn)行情況及雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)情況，分析了江蘇地區(qū)雷電活動(dòng)的時(shí)空分布，其分布規(guī)律與雷擊故障分布基本吻合；并針對(duì)220 kV及以上線路的雷擊跳閘故障特征進(jìn)行多角度分析，得出故障形式以繞擊為主，故障桿塔基本為雙回路鼓型塔等結(jié)論。為進(jìn)一步做好江蘇電網(wǎng)防雷工作，建議根據(jù)落雷情況采用差異化防雷改造措施，加強(qiáng)復(fù)合絕緣子防雷性能校核，及時(shí)開展雷電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

［1］劉貞瑤，顧林，葉輝.江蘇電網(wǎng)2004—2006年架空輸電線路雷擊跳閘分析［J］.江蘇電機(jī)工程，2008，27（2）：42-45.

［2］徐鳴一，王振會(huì)，樊榮，等.江蘇省地閃密度及雷電流幅值分布［J］.南京信息工程大學(xué)（自然科學(xué)版），2010（6）：557-561.

［3］路永玲，劉洋，高嵩，等.江蘇電網(wǎng)2005至2013年架空輸電線路雷擊跳閘分析及防護(hù)［J］.電瓷避雷器，2015（1）：49-53.

［4］高嵩，周志成，陶風(fēng)波，等.江蘇電網(wǎng)220 kV及以上輸電線路雷擊跳閘分析［J］.江蘇電機(jī)工程，2014，33（4）：17-20.

［5］胡宏林.一起雷擊造成220 kV線路故障跳閘分析［J］.江蘇電機(jī)工程，2008，27（4）：54-55.

［6］孫禔，牛寅生.湖北省高電壓輸電線路防雷狀況及防雷舉措［J］.華中電力，2006，19（1）：38-44.

［7］周志強(qiáng)，張丹丹，陳衛(wèi)忠.輸電線路桿塔避雷器優(yōu)化配置研［J］.高壓電器，2013，49（2）：62-63.

Analysis on the Transmission Line Lightning Trips in the Jiangsu Power Grid in 2014

LU Yongling，ZHOU Zhicheng，TAO Fengbo，ZHOU Li，LIU Yang
（Jiangsu Electric Power Company Electric Power Research Institute，Nanjing 211103，China）

This paper presents a statistical analysis on lightning activities in Jiangsu province in 2014.The trend of lightning times and geographical distributions is analyzed.Combined with the lightning location system recording data，the lightning trip times，trends，failure forms and lightning tower structural features are analyzed，and the reasons for all the lightning trip cases are obtained.Lightning protection suggestions for earth resistance measurement，comprehensive lightning protection measures application，GIS systems and lightning location system data arranging are provided.

transmission lines；lightning trips；lightning activity

TM862

A

1009-0665（2015）05-0009-03

路永玲（1988），女，甘肅白銀人，工程師，從事輸電線路防雷與接地技術(shù)研究；

周志成（1977），男，湖南岳陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事輸變電技術(shù)管理工作；

陶風(fēng)波（1982），男，江蘇常州人，高級(jí)工程師，從事輸變電技術(shù)管理工作；

周立（1986），男，江蘇南京人，工程師，從事輸電技術(shù)管理工作；

劉洋（1982），男，江西景德人，高級(jí)工程師，從事輸變電技術(shù)管理工作。

2015-04-13；

2015-06-03