35kV銅利線雷擊跳閘原因分析及對(duì)策

趙啟兵 徐曉貝 李萬(wàn)勝

（國(guó)網(wǎng)鶴壁供電公司，河南鶴壁 458030）

35kV銅利線雷擊跳閘原因分析及對(duì)策

趙啟兵 徐曉貝 李萬(wàn)勝

（國(guó)網(wǎng)鶴壁供電公司，河南鶴壁 458030）

針對(duì)35kV銅利線頻繁遭受雷擊危害的問(wèn)題，分析35kV線路受到雷擊過(guò)電壓的類型，總結(jié)出影響線路跳閘的主要形式是感應(yīng)雷過(guò)電壓，主要因素是耐雷水平和絕緣子的建弧率。通過(guò)對(duì)該線路的現(xiàn)場(chǎng)勘察，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并針對(duì)性地提出改造方法。應(yīng)用結(jié)果表明，該方法實(shí)施有效，線路防雷水平提高。

35kV線路；雷擊過(guò)電壓；改造方法

某地區(qū)35kV銅利線自投運(yùn)以來(lái)，頻繁遭受雷擊危害，造成線路跳閘、絕緣子擊穿以及架空地線燒斷等事故，降低了供電可靠性。因此，有必要對(duì)該線路的防雷問(wèn)題進(jìn)行分析和調(diào)查。通過(guò)分析雷擊導(dǎo)線過(guò)電壓的原理，找出影響雷擊跳閘率過(guò)高的原因，調(diào)查該線路在防雷措施和防雷設(shè)備上存在的問(wèn)題，提出針對(duì)性的改進(jìn)辦法。

1 35kV銅利線運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 線路基本情況

35kV銅利線起始于銅冶電廠，終止于廣利站，2005年10月投產(chǎn)，全長(zhǎng)13.6km，共49基桿塔，線路沿途為高山、丘陵，其中高山線路占70%，丘陵線路占30%。

針對(duì)雷擊事故的發(fā)生，近些年投入資金進(jìn)行了防雷改造：①投產(chǎn)之初未加裝避雷線，于2007年在#1～#3和#47～#49桿塔段安裝雙避雷線，避雷線選用GJ-35鍍鋅鋼絞線；②2009年針對(duì)雷擊嚴(yán)重的非避雷線段的桿塔接地電阻進(jìn)行降低（見(jiàn)表1）；③為提高線路整體絕緣水平，線路瓷瓶絕緣子于2011年全部更換為FXBW4-35/70合成絕緣子。

表1 桿塔接地電阻改造前后對(duì)比

1.2 雷擊跳閘統(tǒng)計(jì)

通過(guò)以上技術(shù)改造后，線路的耐雷水平有了一定的提高，但是雷擊跳閘依然存在。統(tǒng)計(jì)2012年1月1日-2015年12月31日，4a時(shí)間內(nèi)該線路雷擊跳閘次數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2統(tǒng)計(jì)情況說(shuō)明，該線路全年的雷擊跳閘次數(shù)偏高，7月是雷擊跳閘的高發(fā)期。

2 35kV線路雷擊事故分析

2.1 影響35kV線路的雷電過(guò)電壓

2.1.1 直擊雷過(guò)電壓。雷電直接擊中導(dǎo)線過(guò)電壓，按照規(guī)范設(shè)計(jì)的35kV線路的絕緣水平可以有效的預(yù)防，但是在沒(méi)有架設(shè)避雷線的線路時(shí)，直擊雷過(guò)電壓極易引起絕緣子發(fā)生閃絡(luò)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由直擊雷過(guò)電壓引起的35kV線路跳閘率約為30%。

表2 2012-2015年35kV銅利線雷擊跳閘情況統(tǒng)計(jì)

2.1.2 感應(yīng)雷過(guò)電壓。在雷云主放電開(kāi)始前，線路導(dǎo)線上會(huì)感應(yīng)出大量與雷云負(fù)電荷極性相反的束縛電荷。這些電荷在電場(chǎng)力的作用下在導(dǎo)線上移動(dòng)，聚集在先導(dǎo)通道。同時(shí)，導(dǎo)線上的負(fù)電荷向相反方向移動(dòng)，即導(dǎo)線兩端運(yùn)動(dòng)，最終注入大地［1］。

在雷云主放電時(shí)，導(dǎo)線上原有束縛電荷立即轉(zhuǎn)為自由電荷，自由電荷向?qū)Ь€兩側(cè)流動(dòng)而造成過(guò)電壓，此過(guò)電壓就是感應(yīng)過(guò)電壓。

陳錦麟等在ATP-EMTP環(huán)境下進(jìn)行了輸電線路電磁暫態(tài)仿真分析，結(jié)果表明，35kV線路的耐雷水平和絕緣強(qiáng)度無(wú)法承受雷擊感應(yīng)過(guò)電壓（一般不超過(guò)500kV），可能會(huì)引起閃絡(luò)事故。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由感應(yīng)雷過(guò)電壓引起的35kV線路跳閘率約為70%。

2.2 影響35kV的雷擊跳閘率過(guò)高的原因

雷擊跳閘率是指，每百公里線路在40個(gè)雷暴日之間，因雷擊引起的線路開(kāi)斷次數(shù)（重合成功也算一次）。線路的雷擊跳閘率是被用來(lái)衡量線路防雷性能好壞的一項(xiàng)依據(jù)，其可定性地用式（1）表示：

n=NP1η（1）

式（1）中，N為線路的總落雷數(shù)；P1為雷電流幅值等于或大于耐雷水平的概率；η為建弧率；NP1表示會(huì)引起閃絡(luò)的雷擊數(shù)。所以，NP1η表示會(huì)引出開(kāi)關(guān)跳閘的雷擊次數(shù)，即跳閘率。由式（1）可知，影響線路跳閘率主要有2個(gè)因素：一是耐雷水平；二是線路絕緣子的建弧率。

3 35kV銅利線改造對(duì)策

3.1 現(xiàn)場(chǎng)勘察

3.1.1 線路的耐雷水平。該35kV線路在變電站的進(jìn)出段1～2km處安裝了雙避雷線。避雷線可以有效抵御直擊雷擊中導(dǎo)線，但是在35kV線路中發(fā)生的雷擊事故以感應(yīng)雷引起的居多，只加裝避雷線無(wú)法滿足運(yùn)行要求。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察，線路的耐雷水平需要采取措施進(jìn)一步提高。

3.1.2 線路絕緣子的建弧率。該35kV線路的出線端為銅冶電廠，其運(yùn)行方式為中性點(diǎn)不接地。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解，該站沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)的電容電流進(jìn)行檢測(cè)，更沒(méi)有加裝消弧線圈，中性點(diǎn)沒(méi)有正確的接地方式。

短時(shí)雷電過(guò)電壓對(duì)絕緣子沖擊閃絡(luò)不會(huì)引起線路跳閘，但是絕緣子長(zhǎng)期暴露在野外環(huán)境，自然因素和多次閃絡(luò)導(dǎo)致絕緣子表面老化、破損，降低了絕緣子的耐雷強(qiáng)度，從而使建弧率大大增加，這是35kV線路頻繁發(fā)生雷擊跳閘的主要原因。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察，線路的中性點(diǎn)接地方式需要經(jīng)測(cè)量來(lái)確定。

3.2 改造方法

3.2.1 確定該35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式。對(duì)該35kV系統(tǒng)的電容電流進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，測(cè)量結(jié)果電容電流大于10A，采用自動(dòng)消弧線圈接地方式，能自動(dòng)補(bǔ)償電網(wǎng)單相接地電流促使接地電弧可靠熄滅，防止電弧發(fā)展成為永久性的接地故障，可大大提高供電可靠性［5］。

3.2.2 全線安裝帶間隙的線路避雷器。線路避雷器與絕緣子并聯(lián)裝設(shè)，通過(guò)引流的方式，可以有效保護(hù)絕緣子不受閃絡(luò)，提高絕緣子使用壽命。根據(jù)35kV銅利線的運(yùn)行特性和環(huán)境，在線路避雷器的選型上要考慮防爆、通流容量大、維護(hù)簡(jiǎn)單等因素，最終選用金屬氧化鋅避雷器。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)改造方法，2016年1月對(duì)35kV銅利線進(jìn)行技改大修，在2月正式投入使用，經(jīng)過(guò)一年的數(shù)據(jù)收集，雷擊跳閘情況如表3所示。

表3 2016年35kV銅利線跳閘情況統(tǒng)計(jì)

表3統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)改造后的銅利線防雷效果良好，達(dá)到預(yù)期水平。

4 結(jié)論

對(duì)35kV銅利線雷擊跳閘事故進(jìn)行調(diào)查，通過(guò)對(duì)雷擊導(dǎo)線過(guò)電壓的原理分析，確定影響雷擊跳閘率過(guò)高的原因是耐雷水平和絕緣子建弧率。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，提出確定中性點(diǎn)接地方式和安裝線路避雷器的改造方法。在技改大修中對(duì)35kV銅利線進(jìn)行改造，運(yùn)行結(jié)果表明，該方法可以提高35kV銅利線的防雷水平，保護(hù)線路設(shè)備，降低線路的跳閘率。

［1］劉潯，陳俊武，尹小根，等.輸電線路桿塔接地裝置沖擊接地電阻特性研究［J］.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（12）：54-56.

Lightning Stroke Tripping Causes Analysis and Countermeasures of 35kV Copper Wire

Zhao Qibing Xu Xiaobei Li Wansheng
（State Grid Hebi Power Supply Company，Hebi Henan 458030）

Aiming at the problem of 35kV copper wire being struck by lightning,this paper analyzed the type of light?ning overvoltage caused by 35kV line.It wais concluded that the main form of line trip was induced lightning over?voltage,the main factor was the lightning withstand level and rate of arcing insulator.Through the field investigation of the line,the problems were found and the methods of improvement were put forward.The application results show that the method is effective and the lightning protection level is improved.

35kV line；lightning overvoltage；transformation methods

TM863

：A

：1003-5168（2017）01-0131-02

2016-12-01

趙啟兵（1974-），男，碩士，副高級(jí)工程師，研究方向：輸電線路防雷和接地技術(shù)。