天府新區(qū)供電公司220kV輸電線路防雷探討

王孝謙

（國網(wǎng)天府新區(qū)供電公司）

天府新區(qū)供電公司220kV輸電線路防雷探討

王孝謙

（國網(wǎng)天府新區(qū)供電公司）

根據(jù)國家電網(wǎng)公司今年來輸電線路運行資料顯示，雷擊跳閘次數(shù)比例占總跳閘次數(shù)第1位，嚴重影響電網(wǎng)的可靠性及穩(wěn)定性，因此，降低雷擊跳閘率是運維單位的重要任務之一。目前，天府新區(qū)供電公司目前所轄220kV輸電線路共計32條，線路長度505km。近5年來，220kV雷擊跳閘事故有所較少，這與近年來防雷整治工作的大力展開及線路所在地域近些年落雷密度減少有關。通過調查，天府新區(qū)所轄的220kV線路由于大部分是近5年新投，防雷措施還有提升的空間。本文將結合線路實際情況，對線路進行差異化防雷評估，然后提出相應的措施，有效提高線路防雷線路。

輸電線路；防雷；措施

1 天府新區(qū)輸電線路防雷工作基本情況

近年來，通過大范圍對桿塔接地電阻的整治及避雷器、避雷針等避雷設備的安裝，輸電線路的防雷水平得到了有效的提高，成都地區(qū)雷擊引起的輸電線路事故跳閘呈現(xiàn)逐漸減少的態(tài)勢。資料顯示，近5年來，天府新區(qū)供電公司所轄的220kV輸電線路共計發(fā)生4次雷擊事故跳閘。但通過實際運維了解，發(fā)現(xiàn)線路中在防雷方面仍存在諸多不足之處，如近5年來新投運的220kV線路共計21條，新投的線路中普遍未安裝避雷器、避雷針等防雷設施。同時，所經(jīng)過的區(qū)域氣候、地理環(huán)境較為復雜，線路抵御雷擊的能力仍然比較薄弱，因此，針對防雷的薄弱環(huán)節(jié)，制定相關技改方案是很有必要的。

近5年來，分別發(fā)生跳閘的線路是220kV龍柏線、尖渡線、大圣一線、尖鄧線，表1是跳閘故障的相關信息。

表1

根據(jù)以上雷擊跳閘后的故障巡視現(xiàn)場收集的圖片等資料，并結合故障發(fā)生時的相別，同時參考雷電點位系統(tǒng)雷電流幅值，基本可判定以上雷擊跳閘均為繞擊。

2 雷擊的相關介紹

2.1 繞擊

雷電繞擊是指地閃下行先導繞過地線和桿塔的攔截，直接擊中相導線的放電現(xiàn)象。雷電繞擊擊中導線后，雷電波沿導線兩側傳播，在絕緣子串兩端形成電壓導致閃絡。

造成繞擊頻發(fā)的原因主要如下：①雷電活動中的絕大多數(shù)為小幅值電流，它們恰恰能穿透地線擊穿導線。②在山區(qū)或者丘陵區(qū)域的桿塔，位于外側的相別更容易發(fā)生繞擊故障。③同塔多回線路桿塔高度普遍較高，加大了發(fā)生繞擊的風險。

2.2 反擊

雷電反擊是雷擊線路桿塔或避雷線時，雷電流通過桿塔和桿塔接地電阻使塔頂對地電位大大升高，當塔頂與導線之間的電位差超過線路絕緣子串的50%沖擊放電電壓時，絕緣子串發(fā)生閃絡。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司2013年對所轄110kV及以上輸電線路雷擊故障情況的統(tǒng)計，雷擊跳閘故障共計533起，查明故障原因及有雷電流幅值記錄的有443起，其中繞擊370起，反擊73起。

結合數(shù)據(jù)及運行經(jīng)驗，發(fā)生雷擊故障時，當雷電流較小，一旦發(fā)生雷擊閃絡時，繞擊的可能性較大，發(fā)生繞擊，往往是單基單相或二基同相。當雷電流較大，接地電阻較大時，反擊的可能性較大，而反擊時，則是一基多相或多基多相閃絡。地形對繞擊的影響較大，尤其是處于山坡、山頂或風口的線路更容易遭繞擊。根據(jù)以上特點，結合雷電定位系統(tǒng)測量的雷電流大小等參數(shù)，并結合現(xiàn)場雷擊故障分析，可初步得到雷擊線路閃絡的原因，進而采取相應的防雷措施。

3 提高防雷相關措施

（1）降低接地電阻

當鐵塔或架空地線遭遇雷擊時，雷電流可通過接地線及接地體在大地中擴散泄導，從而保護絕緣子不被擊穿。

降低接地電阻可以有效降低雷電反擊的概率，根據(jù)110～750kV架空輸電線路設計規(guī)范，在雷季干燥時，每基桿塔不連地線的工頻接地電阻不應大于表2中的數(shù)值。

（2）架設絕緣架空地線

架空地線架設于輸電線路桿塔頂端，其保護原理是：當雷云放電接近地面時，使地面電場發(fā)生畸變，電場頂端形成局部電場強度集中空間，以影響雷電先導放電的發(fā)展方向，引導雷電向架空地線放電，再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地，從而保護導線免受雷擊。

表2

（3）提高絕緣子配置

在海拔高度1000m以下地區(qū)，雷電過電壓要求的絕緣子最少片數(shù)，應符合表3的規(guī)定。

表3

全高增加40m有地線的桿塔，高度每增加10m，應比以上規(guī)定增加1片相當于高度146mm的絕緣子。

根據(jù)輸電線路相關運行經(jīng)驗，適當提高絕緣子配置，能顯著提高輸電線路的防雷性能。

（4）裝設避雷器

線路避雷器與線路絕緣子并聯(lián)，當線路遭受雷擊時，能有效防止雷電反擊和繞擊所引起的故障。

線路避雷器主要可分為有間隙的避雷器和無間隙的避雷器兩類。有間隙避雷器通常指外串聯(lián)間隙避雷器，又可分為純空氣間隙避雷器和絕緣子支撐間隙避雷器。無間隙避雷器主要用于限制雷電過電壓及操作過電壓；帶外串聯(lián)間隙線路避雷器由復合外套金屬氧化物避雷器本體和串聯(lián)間隙兩部分組成。目前，帶外串聯(lián)間隙線路避雷器是應用最廣泛的線路避雷器。

（5）裝設避雷針

目前天府新區(qū)所轄220kV的線路廣泛使用的避雷針主要是側向避雷針。通過在桿塔橫擔絕緣子位置上安裝水平側針，以增強桿塔和架空地線對于弱雷的吸引能力，增加保護范圍，達到降低雷電繞擊率的一種防雷技術。

（6）裝設并聯(lián)間隙

輸電線路并聯(lián)間隙技術是在絕緣子串兩端并聯(lián)一對金屬電極構成間隙，使雷擊線路時閃絡發(fā)生在該間隙處，從而保護絕緣子串免受擊穿。并聯(lián)間隙又稱招弧角或引弧角。

其原理主要是：架空線路遭受雷擊時，絕緣子串上產(chǎn)生很高的雷電過電壓，因保護間隙的放電電壓低于絕緣子串的放電電壓，致保護間隙沿電極端頭放電，避免絕緣子受電弧灼燒。

輸電線路并聯(lián)間隙技術原理簡單、安裝方便、價格相對低廉。其屬于“疏導型防雷技術”，即對于線路無法耐受的雷擊，使閃絡在并聯(lián)間隙處發(fā)生，疏導工頻電弧，有效保護絕緣子，確保無永久性故障，能重合成功。

4 線路差異化防雷

輸電線路差異化防雷技術，即綜合考慮線路走廊的雷電活動情況、地形地貌情況、線路結構情況等特征，同時考慮線路的防雷特性，對其雷擊閃絡風險進行綜合評估，評價線路的整體防雷水平。

根據(jù)線路運行經(jīng)驗，丘陵區(qū)域因地勢原因，發(fā)生雷擊（繞擊）概率高于平原區(qū)域。因此，在制定避雷方案時，將重點考慮位于丘陵區(qū)域的桿塔。天府新區(qū)所轄的220kV輸電線路85%位于平原內，其余15%線路位于丘陵區(qū)域，其中包括尖鄧線、尖長一二線等線路部分區(qū)段，共170余基桿塔，長約50km，位于丘陵區(qū)域的線路區(qū)段。

5 措施及方案

本文探討的改善天府供電公司輸電線路防雷措施主要以如下原則作為指導：

（1）對于坡頂?shù)母咚煽紤]降低桿塔接地電阻，以防止雷擊桿塔造成反擊跳閘。

（2）位于丘陵或山區(qū)斜山坡的桿塔，除接地電阻應滿足運行要求之外，對斜山腰上的桿塔，在外邊相安裝避雷器，以增加防繞擊水平。

（3）山頂桿塔兩側線路由高到低變化，沿線與地面間的高度起伏較大，使地面對導線的屏蔽作用弱化或失效，易引起繞擊。這種地形易遭雷擊，反擊和繞擊的雷電流強度均可能很大，易引起玻璃絕緣子炸裂，瓷質或合成絕緣子絕緣降低或失效，故在安裝并投入重合閘裝置時可考慮采用招弧角保護絕緣子。

（4）兩相鄰山頭塔間的地面很低，可能喪失對導線的屏蔽作用，并降低避雷線的保護作用，使兩塔間的線路非常可能發(fā)生繞擊，即使減小避雷線的保護角甚至采用負保護角也難幸免，這時可在邊相安裝避雷器。

根據(jù)以上原則，制定以下綜合避雷方案：

（1）對丘陵和山區(qū)坡頂?shù)臈U塔進行接地電阻普測，對于不滿足運行規(guī)范要求的進行接地整治，降低接地電阻。根據(jù)統(tǒng)計，主要涉及的線路包括220kV尖鄧線、尖渡線等線路，涉及桿塔共約50基。

（2）對丘陵區(qū)域斜坡側桿塔外邊相桿塔加裝避雷器，可安裝的桿塔及相別如表4所示。

表4

（3）天府新區(qū)線路目前暫未引入招弧角保護線路，根據(jù)其他單位運行情況，招弧角已取得不錯的避雷效果，故考慮對在位于大部分區(qū)段位于丘陵且防雷水平較弱的尖鄧線安裝招弧角，安裝的桿塔如表5所示。

表5

（4）資料顯示，桿塔高度對防雷反擊及繞擊的影響均很大，綜合考慮經(jīng)濟成本及線路實際情況，本方案擬對呼稱高于40m且未安裝避雷針或避雷器等避雷設施的的桿塔三相加裝避雷器，可安裝的桿塔如表6所示。

表6

6 結論

綜合考慮地形地貌、桿塔高度等因素，并結合線路實際情況，綜合采取安裝避雷器、招弧角等多種措施，將有效提高天府新區(qū)220kV輸電線路耐雷水平。

防雷工作是一項長期的工作，加強積累線路的巡視經(jīng)驗，不斷深入分析及總結雷擊的原因，有針對性的采取措施也是后期運維工作的重點。

TM862

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1004-7344（2016）25-0101-02

2016-8-1

王孝謙（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事輸電線路運維工作。