輸電線路同塔雙回差異化防雷技術應用

張遠平

摘 要：同塔雙回輸電線路雷擊同跳現象時有發生，給電網安全運行帶來很大的影響，會威脅到整個電力系統的穩定運作。文章以梅州地區的兩條110kV同塔雙回線路進行差異化防雷改造，通過在不同桿塔，采取有針對性的有效防雷技術，取得了較好的效果。

關鍵詞：同塔雙回輸電線路；雷擊跳閘；差異化防雷措施

中圖分類號：TM863 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0090-02

1 前言

雷電災害嚴重地威脅電力系統的安全，近年來高壓架空輸電線路因受雷擊造成線路跳閘故障的現象越來越普遍，高壓架空輸電線路所有的跳閘故障30%～65%是由于雷擊造成的。每發生一次雷擊線路的跳閘故障，都會影響到電力網的穩定，還將造成設備損毀、線路停運，甚至大范圍的停電事件，嚴重的還將造成各方面比較大的經濟損失和較大負面影響。提高高壓輸電線路的防雷保護，使用效果更加明顯的防雷方法，對保護電力系統安全穩定運行和提高電網供電可靠性方面起到非常重要的作用。

根據統計，2010年夏季，梅州電網發生了2起110kV同塔雙回線路雷擊雙回同跳故障，給電網穩定性造成了很大的影響和沖擊。為此，對同塔多回輸電線路必須采取有效的防雷措施。

2 同塔雙回線路差異化防雷措施

目前廣東省梅州地區應用于線路的防雷措施，主要有以下4種形式，并且結合需要防雷改造的110kV同塔雙回線路扶葵線和永葵線這兩條線路實際情況，各種形式逐一分析可行性。（1）縮小保護角。縮小保護角普遍是減少線路繞擊跳閘率的常用措施，但對于避免同塔多回線路同跳作用不大，所以一般不用這種方法[1]。（2）提高線路絕緣性能。提高線路絕緣性能，可增加絕緣子串的雷電沖擊放電電壓，以至增大線路的耐雷能力。但兼顧到110kV扶葵線的實際狀況，它的絕緣配置已相對較高，增大線路絕緣性能的投入費用可行性較低，所以不采用該項措施。（3）減小桿塔接地電阻。減小桿塔接地電阻，可以比較快的提高同塔多回線路直擊耐雷性能，是主要的線路防直擊措施之一。（4）安裝金屬氧化鋅避雷器。金屬氧化鋅避雷器可用于同塔多回線路相間或回路間形成不平衡絕緣配置，防治同塔線路雷擊多回同跳問題。使用金屬氧化鋅避雷器能起到減少線路絕緣子雷擊閃絡的明顯作用，對雷電直擊、繞擊都起到作用，只是保護區域較窄（只針對安裝相），且成本較貴。因此，一般根據線路重要程度和投入費用來考慮可行性，有針對性的安裝使用。

3 同塔雙回線路改造應用

3.1 扶葵線、永葵線概況

梅州電網110kV扶葵線與永葵線同塔雙回架設，受電側是110kV葵黃變電站，該變電站只有這兩條110kV線路聯絡，因此出現雷擊同塔同跳故障，會造成葵黃變電站瞬間沒聯網，對電網安全穩定運行不利。扶葵線#26-#57和永葵線#75-#106是同塔雙回架設段，該段線路長度10.26km，共有32基桿塔，地形有丘陵、高山。

根據雷電分布系統得出的資料，2011-2015年這兩條線路路徑平均地閃密度分布，所有桿塔的平均地閃密度為2.781次/（100km·a），較高值是3.259次/（100km·a），遭受雷擊的可能性較大。

3.2 雷電影響危害評估

將各種電壓等級輸電線路在正常雷暴日下的雷擊跳閘率考核指標，計算在線路實際地閃密度狀況下的雷擊跳閘率考核指標，用該依據來評估這兩條線路的雷電影響危害等級。

從多年來的線路相關資料顯示，110kV電壓等級輸電線路雷擊故障是直擊和繞擊閃絡原因形成的，同時機率都差不多。所以，對110kV扶葵線、永葵線允許的雷擊跳閘率考核指標以50%繞擊跳閘和50%直擊跳閘的比例進行初步分配，再以[0，50%]、（50，100%]、（100，150%]、（150，+∞]劃分成各個級別的范圍，對繞擊危害級別和直擊危害級別由低到高循序劃分為A、B、C、D危險等級[2]。位于A、B范圍的桿塔其雷擊跳閘率滿足考核指標的要求，沒有必要做防雷措施改造，但是在C、D范圍不滿足考核指標的要求，就要根據每基桿塔的自身狀況，采取有針對性的差異化防雷改造。對于扶葵線、永葵線目前的雷電防護技術水平，分析統計了在不同雷電影響危害等級下的桿塔數量分布及同塔段各基桿塔雷擊跳閘狀況如圖1，圖2所示。

3.3 扶葵線、永葵線同塔差異化防雷改造方案制定及實施

扶葵線、永葵線同塔段于2010年9月投運以來，2011年6月即發生了永葵線1次雷擊跳閘，7月發生了扶葵線1次雷擊跳閘，到2015年10月改造前已出現了8次雷擊跳閘，其中2次是同塔同跳。該段線路雷擊跳閘率為2.488次/（100km·a），根據線路實際地閃密度，歸算到40標準雷電日下的標準雷擊跳閘率為2.395次/（100km·a）[3]，該段線路雷擊跳閘考核指標沒有達標，需進行防雷改造。

線路防雷改造方案將減少輸電線路雷擊跳閘次數為目標，同時減少繞擊跳閘率和直擊跳閘率。為減少雙回線路同跳可能性，著重采取措施減少這兩條線路的直擊跳閘次數。按照各條線路的現有自身狀況，利用各種防雷措施的作用，線路改造著重以減小桿塔接地電阻和安裝氧化鋅避雷器為主。

3.3.1 接地改造

幾年來，通過對扶葵線、永葵線同塔段有部分桿塔的32基桿塔進行了接地電阻值跟蹤測量，發現有5基桿塔接地電阻值超標（超標塔位具體見表1）。

由表1可見，土壤電阻率高的5基桿塔中4基的接地型號雖采用了敷設普通圓鋼的接地網和施加降阻劑后，工頻接地電阻仍然難以降到合理水平，出現超標情況。

從接地電阻超標的桿塔的實地地質來看，多為風化灰巖，呈塊石狀露于地表，塊石間夾雜非常少的土壤，塔基接地射線均已敷設圓鋼接地網并施加降阻劑，需開挖的接地溝較長，且受地形限制，如進行爆破作業，將會影響到線路安全運行，安全風險很大，進行人工鑿巖作業，效率低、時間長。且接地網施加降阻劑后，降阻劑對接地網有腐蝕影響，一定程度上影響了接地網的使用壽命。對不同的改造方案對比，最后確定采用在桿塔自身接地網上加裝DK電解地極的處理方法。該方法需開挖的接地溝短，受地形限制較小，甚至可將電解地極直接加在桿塔自身接地網射線上，安裝時安全方便，工作量少，勞動強度小，提高了工作效率，特別是電解地極化合物可沿土壤向石山縱深滲透，形成良好導電通道，節省了材料資源，使用壽命長達幾十年。表2是110kV扶葵線、永葵線桿塔接地改造后接地電阻測量結果表

3.3.2 安裝避雷器

為了更加科學合理地應用好氧化鋅避雷器的不平衡絕緣配置作用，要按照安裝原則來配置。110kV同塔雙回桿塔，對雷擊跳閘率較高的一回或其易擊段安裝，優先順序為上相→中相→下相，其次是安裝另一回路的上相；位于邊坡的桿塔，優先在邊坡外側一回安裝；原則上每基桿塔安裝1～3相避雷器，一般不宜多于4相。另外，根據線路雷電影響危害評估結果，對雷電影響危害等級為C級的桿塔采取在中相安裝1支避雷器的防雷措施；對影響危害等級為D級的桿塔采取安裝2支避雷器的方式；對影響危害評估等級特別高的桿塔（超過D級分界線1.5倍左右的桿塔）以及發生過雷擊同跳的桿塔采取安裝3支避雷器的方式；對#45、#46，因其影響危害超過D級，且這兩基塔處于陡坡位置，雷電容易垂直斜坡直擊導線，同塔垂直排列下山側回路容易發生雷擊，一般是中相和下相，同跳的概率較大，建議安裝4支避雷器。改造方案見表3。

3.4 防雷改造效果

扶葵線、永葵線防雷改造效果顯著。改造前繞擊跳閘率降為0.266次/（100km·a），改造后降為0.072次/（100km·a），下降80.42%；改造前反擊跳閘率為0.315次/（100km·a），改造后降為0.049次/（100km·a），下降82.93%；改造前雷擊總跳閘率為0.618次/（100km·a），改造后降為0.102次/（100km·a），下降81.92%；采取防雷改造措施后，全線10.26km每年雷擊導致同跳的次數為0.009次。

改造后各基桿塔雷擊跳閘率及影響危害等級分布如圖3所示。

4 結語

本文通過對110kV同塔雙回輸電線路采取差異化防雷技術改造，可有效提高輸電線路同塔段的耐雷水平，降低跳閘率，也可有效降低同塔雙回線路的同跳概率，經濟效益和社會效益顯著。

參考文獻

[1]方宏，周青.減少保護角對改善線路防雷性能的效果[J].高電壓技術，2011，9（3）：61-65.

[2]韓玉康.探析輸電線路雷電繞擊與直擊[J].云南電力技術，2009，38（2）：100-102.

[3]胡毅.輸電線路雷擊故障分析[J].高電壓技術，2007，33（3）：1-8.endprint