鄂西北輸電線路防雷工作探討

羅敬林

（國網襄陽供電公司檢修分公司，湖北 襄陽 441000）

1 基本概況

本文研究的鄂西北襄陽地區電網，東鄰隨州市，南界荊門市、宜昌市，西連神農架林區、十堰市，北接河南省南陽市。地形為東低西高，由西北向東南傾斜。東部、中部、西部分別為丘陵、崗地、山地，占總面積分別為20%、40%、40%。東部為低山丘陵，海拔多在90～ 250 m，最高點是與河南省交界處的玉皇頂，海拔778.5 m。中部為崗地丘陵，兼有平原。西部為山區，海拔多在400 m以上，保康官山海拔2 000 m。氣候屬亞熱帶季風型大陸氣候過渡區，具有四季分明、氣候溫和、光照充足、熱量豐富、降雨適中、雨熱同季等特點，年平均無霜期為241天，年均降水量878.3 mm。區境內日照充足，年均日照1 987 h，年均氣溫15.1～16.9 ℃。

鄂西北襄陽地區的雷電活動頻繁，致使輸電線路頻發雷擊跳閘。最高時占總跳閘（八級事件）1/5，近5年來，這里的110 kV線路共發生跳閘22次，其中雷擊12次。雷害一時成為電網的安全運行的重要威脅。“三集五大”以來，該區域輸電線路運檢，主要由襄陽供電公司檢修分公司輸電運檢室負責。維護的輸電線路共計171條 3 300 km，其中220 kV線路44條1 700 km[1]。

2 輸電線路雷害現狀

據統計，近年來，鄂西北襄陽地區輸電線路共發生故障跳閘計215次，其中雷害計37次，占所有故障跳閘的17%。

2.1 故障情況

第一，某年5月24日12時23分，110 kV富楊線（富07-楊05）線路富07、楊05光差保護動作跳閘，富07開關場合成功，楊05開關重合不成功。B相故障，富07保護測距：2.87 km，對應#012～#013；楊110 kV 分段備自投未動作。查詢雷電系統1、3、7桿有雷，最大電流：27.1 kA。帶電查線全線無異常。（疑似雷擊）

第二，某年7月8日16時17分，運檢三班維護的110 kV汾紫線汾18開關接地距離接地距離Ⅰ段、零序Ⅰ段保護動作跳閘，重合成功。經帶電查線查明：110 kV汾紫線#73桿左相（A相）小號側內串均壓環及絕緣子上均有明顯擊穿痕跡，確認該處為故障點。

第三，某年7月17日17時16分，運檢二班維護的110 kV順漳線順24開關零序Ⅰ段動作跳閘，重合成功。經帶電查線查明：110 kV順漳線#147桿左前拉線下把上有明顯灼傷痕跡，B相（雙橫擔上相）合成絕緣子均壓環上及橫擔U型掛環與球頭連接處有灼傷痕跡，確認該處為故障點[2]。

2.2 雷電特點

第一，季節性。根據運行經驗，輸電線路雷擊一般集中發生在7-8月份雷雨季節。在發生的12次雷擊統計時間段內，其中有11次發生于7月8日至8月11日內。

第二，雷電流超標。近年來，惡劣天氣頻發，雷電流幅值一般較大，容易造成設備跳閘。根據雷電定位系統顯示，今年造成雷擊跳閘的雷電流幅值為一般在-40.8～99.1 kA，超過了110 kV輸電線路的設計耐雷水平（40～75 kA）。

2.3 山區線路易發生雷害

12次雷擊跳閘中有9次跳閘桿段地處山區，占110 kV雷擊跳閘總次數的75%。由于輸電線路位于山區的桿塔數實際上遠小于位于平原的桿塔數，因此山區線路遭受雷擊的概率要大大超過平原地區線路。

2.4 單避雷線桿塔易發生雷害

這12條跳閘線路有11條為單避雷線，保護角均在16°～22°。目前，110 kV早期線路設計時一般采用單避雷線防雷，保護角在16°～25°。大于規定的15°，邊相導線超出了避雷線的保護范圍，很容易發生繞擊，造成線路跳閘。

2.5 原農網線路雷擊故障率高

三集五大以來，輸電設備運維權限移交后，某區段共發生12次雷擊跳閘。除富楊線、潘襄鐵線外，其余10次均為原農網線路，地點集中在谷城、南漳、保康境內。谷城境內雷擊故障最多（6次），汾紫線已連續發生跳閘3次。

因此，山區線路、單避雷線桿塔及新上收線路雷擊故障率高，應重點加強防雷保護。

3 暴露出的主要問題

3.1 設施不滿足防雷要求

110 kV輸電線路目前單避雷線線路桿塔保護角大多在16°～25°，不滿足《架空輸電線路差異化防雷工作指導意見》文件規定不大于15°要求。且110 kV線路由于技術改造投資缺乏，未安裝避雷針、線路避雷器等輔助防雷設施。

110 kV汾紫線某年七月份發生3次雷擊跳閘事故，其中#61～111為1975年投運，故障桿塔#073、（#102、#103、#108）、#103均發生在該區段，為單避雷線，三次跳閘事故均為繞擊。

3.2 絕緣配置不滿足要求

12次跳閘有10次發生在谷城、南漳、保康山區的多雷地段境，而且目前這些新收線路基本上采用普通瓷絕緣子直線桿7片、耐張桿8片，明顯不滿足“線路防雷治理技術措施”要求。有部分線路采用普通型復合絕緣子，耐雷水平不足。110 kV汾紫線已發生雷擊3次，其中7月29日連續跳閘4次，造成3基桿塔自A、B、C三相分別閃絡，體現了該線路防雷配置不足。

3.3 接地裝置不滿足要求

110 kV順漳線等線路位于農田的桿塔接地引下線和接地網銹蝕嚴重，部分桿塔無接地線，遭受雷擊后無法形成泄流通道，易引起反擊跳閘或損傷架空地線。

4 防雷治理的主要作法及成效

4.1 雷擊后安全隱患整改

第一，對遭受雷擊的絕緣子安排帶電更換：110 kV 汾紫線#073、紫白線#37、汾南線#011、汾黃線#118更換破損的絕緣子，汾紫線#102、#103、#108、潘襄鐵線#015、順漳線#147、峽口線#82、等6基更換閃絡的復合絕緣子。

第二，加強巡視檢查，重點檢查11 0kV汾紫線、紫保線、順漳線、黃保線（運行超過30年）導線、架空地線銹蝕情況、線夾出口位置有無斷股，對大檔距、重要跨越區段的架空地線加裝預絞絲，更換嚴重銹蝕的架空地線，防止雷擊斷線事故。

第三，消除桿塔無接地線的缺陷，開展接地網整改，降低桿塔接地電阻。

4.2 以汾紫線為試點開展防雷改造

防繞擊主要措施有：減小架空地線保護角（用于新建線路）、增加絕緣、橫擔上加裝側向避雷針、加裝塔頂防雷拉線及安裝線路避雷器等。

防反擊的主要措施有：提高線路絕緣水平、降低桿塔接地電阻、架設耦合地線、加裝保護間隙及安裝線路氧化鋅避雷器等。

由于汾紫線發生的雷擊跳閘主要為繞擊，且集中于山區部分，因此應結合設備狀態，重點針對線路的山區部分#61～111區段進行防繞擊雷改造，同時采取必要的防反擊雷措施。措施具體如下。

第一，汾紫線臺賬資料：桿型、檔距等臺賬資料。

第二，汾紫線現場基礎數據收集：桿塔照片（按安檢要求）、絕緣配置統計、保護角、接地電阻、地形地貌等情況。

第三，汾紫線狀態評價：根據設備狀態開展狀態評價，編寫狀態評價報告。

第四，線路防雷改造，具體包括如下3條。

（1）加強絕緣：更換#61～111區段桿塔絕緣子為8片玻璃絕緣子。

（2）橫擔上加裝側向避雷針：#61～71、#77～#79、#83-85、#86-105單橫擔側、雙橫擔上相各安裝一支。

（3）安裝線路避雷器：山頂桿塔#009、#010、#018、#026、#031、#038、#047、#055、#061、#063、#070、#076、#081、#087、#092、#100、#105、#112及#073、#102、#103、#108及前后一基桿塔的三相。

4.3 接地系統排查

對地區處于多雷區輸電桿塔的接地系統進行全面排查，包括測試工頻接地電阻、接地引下線出土銹蝕情況、接地網埋深深度、接地網敷設長度、接地網銹蝕情況等方面。工頻接地電阻嚴格按照相關規程標準要求，進行測試，重點關注土壤電阻率在500～2 000 Ω·m的電阻值情況。對于電阻值超標的桿塔，安排復測，復測仍不過關，進行開挖檢查，視情況納入大修、成本項目中。

同時，開展防雷評估，調整雷區分布圖。聘請狀態評價中心專家對110 kV峽口線、汾紫線、紫保線等山區線路進行防雷評估，調整相應地區的雷區分布圖，指導線路防雷設計和運維工作。

4.4 提高外絕緣水平

輸電線路的絕緣水平與繞擊和反擊耐雷水平成正比，按試驗周期加強輸電線路零（低）值絕緣子檢測，確保輸電線路有足夠的絕緣強度。同時，加強絕緣子入廠的產品質量檢測，對在運線路上“山水生牌”具有家族性缺陷的瓷質絕緣子進行排查與更換。

4.5 加強新技術的應用

對易發生雷擊且位于山區難以巡視的220 kV遠雙線、110 kV汾紫線、峽口線安裝“輸電線路智能故障監測系統”，進行故障行波電流分析和精確定位，便于及時、有效發現故障點。

5 結 論

本文主要以鄂西北輸電線路為例分析了輸電線路防雷存在的問題，在此基礎上提出了防雷治理的主要作法。