110kv輸電線路雷電故障分析與有效應(yīng)對(duì)策略

1、llokv輸電線路雷電故障分析與有效應(yīng)對(duì)策略（國(guó)網(wǎng)忻州供電公司）摘要：隨著國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)的不斷完善，輸電線路建設(shè)工作也快速 發(fā)展，其中l(wèi)lokv輸電線路雷電故障發(fā)牛率在近年來(lái)不斷升高，其中輸電線路設(shè) 備老化陳舊、更新?lián)Q代不及時(shí)是主要原因，同時(shí)也與線路防雷保護(hù)策略不利存在 直接關(guān)聯(lián)。筆者就此分析了 mokv輸電線路雷擊故障種類和特征，基于llokv輸 電線路受雷電強(qiáng)度影響而發(fā)牛雷擊跳閘的情況探討了 llokv高壓線路的有效防 雷對(duì)策，希望有所指導(dǎo)和幫助。關(guān)鍵詞：輸電線路；llokv；雷擊故障；雷電強(qiáng)度；防雷措施在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，雷擊故障一直是電力部門重視的問(wèn)題。統(tǒng)計(jì) 數(shù)字顯示，部分跳閘幾率較高區(qū)域

2、中，雷擊故障導(dǎo)致跳閘的次數(shù)在跳閘總次數(shù)所 占比重高達(dá)50%70%。llokv輸電線路防雷工作歷來(lái)是一個(gè)棘手的問(wèn)題，因部分 線路走向、局部地形、氣象條件、運(yùn)行維護(hù)、土壤電阻以及施工質(zhì)量等諸多因素 影響而導(dǎo)致線路防雷工作難度很大。因此電力部門應(yīng)明確雷擊故障種類與特征， 結(jié)合llokv輸電線路受雷電強(qiáng)度影響而發(fā)牛雷擊跳閘的情況，采取有效措施做好 高壓輸電線路防雷工作。一、輸電線路雷擊種類和特征輸電線路運(yùn)行狀態(tài)下，雷擊是危及線路安全運(yùn)行的一種自然現(xiàn)象, 其主要表現(xiàn)為雷電繞擊、反擊以及直擊三種方式。由于受到地理位置、氣象條件、 地質(zhì)環(huán)境以及季節(jié)不同等因素的影響，雷擊電流強(qiáng)度也明顯不同，通常情況下平 原區(qū)

3、域雷電流量高于山地區(qū)域，而正閃擊則高于負(fù)閃擊。當(dāng)避雷線檔距中部以及 絕緣子串兩端承受雷電直擊時(shí)，一般產(chǎn)生電位相對(duì)較低，因此反擊幾率較小。若 直擊桿塔頂部，則塔身對(duì)地面產(chǎn)生高電位，同時(shí)絕緣子串兩端亦產(chǎn)生高電位，導(dǎo) 致閃絡(luò)現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)雷電繞擊導(dǎo)線的幾率相對(duì)較低，然而一旦塔桿頂部受到雷 電直擊或繞擊，則有較大幾率導(dǎo)致跳閘事故。山地區(qū)域塔桿由于受到土壤地質(zhì)、 地形以及坡度等因素影響，其繞擊幾率高于平原區(qū)域。存在山谷風(fēng)的情況下，輸 電線路有可能受到來(lái)自移動(dòng)過(guò)程中的雷云的繞擊或者閃擊，引起雷擊故障。所以 在特殊地形或者高海拔地區(qū)，雷電有較大幾率對(duì)避雷線以及桿塔頂部產(chǎn)生直擊, 并造成反擊現(xiàn)象。設(shè)置避雷線時(shí)

4、保護(hù)角度越大，則雷擊幾率越低，反之越高；同 樣在保護(hù)角相同的情況下，繞擊幾率與線路懸掛高度亦為正比。二、llokv輸電線路因雷擊故障跳閘與雷電強(qiáng)度之間的關(guān)系線路雷擊跳閘發(fā)生率與地面落雷密度之間呈正相關(guān)，但應(yīng)注意的 是llokv輸電線路發(fā)生跳閘的幾率具有典型性，調(diào)查數(shù)據(jù)表明，落雷密度和線路 雷擊跳閘率之間呈正相關(guān)，這一表現(xiàn)明顯高于220kv以及500kv輸電線路。llokv 輸電線路因雷擊故障發(fā)生跳閘的影響因素主要包括如下：(1)雷電天氣并不能精 確預(yù)測(cè)，因此表現(xiàn)出不確定性，導(dǎo)致線路防雷工作難度驟升,一旦發(fā)生雷擊損害， 則會(huì)給電力系統(tǒng)運(yùn)行造成諸多危害。(2)未合理安裝線路避雷器同樣會(huì)引發(fā)線路 雷

5、擊跳閘問(wèn)題。對(duì)于山區(qū)線路桿塔，倘若其接地電阻測(cè)量方法有誤，則會(huì)導(dǎo)致接 地電阻超標(biāo)的部分桿塔被遺漏，由此造成安全隱患。設(shè)置避雷器需要通過(guò)泄流來(lái) 實(shí)現(xiàn)放雷的目的，所以桿塔接地電阻的測(cè)試必須準(zhǔn)確，并確保避雷器的合理設(shè)置。(3)單避雷線保護(hù)設(shè)置同樣會(huì)引起繞擊故障，因?yàn)閱伪芾拙€運(yùn)行范圍相對(duì)有限， 繞擊幾率隨之增加，這在山地區(qū)域尤為顯著。(4)桿塔頂部承受雷擊后，桿塔無(wú) 法將雷電流向臨近桿塔分流，自體承受雷電強(qiáng)度過(guò)高，而導(dǎo)線和避雷線二者的耦 合系數(shù)較低，絕緣子串兩端反擊電壓以及感應(yīng)電壓分量相對(duì)較高，由此引起線路 故障。(5)過(guò)高的桿塔接地電阻是導(dǎo)致反擊故障的一個(gè)主要因素，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù) 表明，不少于30%的

6、桿塔均因接地電阻數(shù)值超標(biāo)而發(fā)生雷擊故障。三、llokv輸電線路雷電故障的有效應(yīng)對(duì)策略1、減小桿塔接地電阻。減小桿塔沖擊接地電阻，強(qiáng)化線路反擊耐雷性能是輸電線路防雷保護(hù)的重要途徑。該防雷技術(shù)操作原理是對(duì)接地電極尺 寸、外觀、埋深和土壤電阻率作出調(diào)整，由此來(lái)調(diào)整桿塔本體接地電阻。其操作 方法主要包括如下三點(diǎn)：（1）降阻劑。輸電線路臨近區(qū)域分布有低電阻率物質(zhì)的 情況下，可從多方面考慮，充分利用此類物質(zhì)。應(yīng)評(píng)估此類物質(zhì)，確認(rèn)其是否具 備施工簡(jiǎn)便、低電阻率、經(jīng)濟(jì)合理、低流失率以及高穩(wěn)定性等多項(xiàng)性能。倘若臨 近區(qū)域并無(wú)此類物質(zhì)，則應(yīng)填充降阻劑來(lái)實(shí)現(xiàn)降阻目標(biāo)，以收到滿意的降阻效果。（2）水平外延接地。該技術(shù)

7、對(duì)于桿塔分布地區(qū)伴有水平放射的區(qū)域較為適用， 水平放射技術(shù)資金投入較為低廉，其能夠減小工頻接地電阻，同時(shí)對(duì)沖擊接地電 阻亦有良好的降阻性。（3）深埋式接地極。桿塔分布區(qū)域深部地層土壤電阻率不 高的情況下，可考慮采用豎井式接地極以及深埋式接地極等技術(shù)實(shí)現(xiàn)防雷接地的 目標(biāo)。埋設(shè)接地極時(shí)應(yīng)合理選擇埋設(shè)地點(diǎn)，并將接地極經(jīng)由山巖裂縫插入，將降 阻劑灌注入縫。2、裝設(shè)避雷設(shè)施。增設(shè)避雷設(shè)備的目的主要在于防護(hù)直擊雷， 此類設(shè)備包括引下線、避雷針以及避雷網(wǎng)等等。一旦發(fā)生雷擊，雷電流約有50% 會(huì)被接閃裝置以及引下線分流，而剩余部分能量則會(huì)經(jīng)由相應(yīng)管線泄放。但二者 難以避免地會(huì)對(duì)操作人員人身安全以及電力設(shè)備運(yùn)行

8、產(chǎn)生威脅，所以在設(shè)計(jì) hokv輸電線路防雷方案吋應(yīng)對(duì)雷擊電磁脈沖以及雷電波侵入等予以充分重視, 可考慮設(shè)置電涌保護(hù)器，通過(guò)三級(jí)防護(hù)方案以限制電壓數(shù)值。3、加設(shè)耦合地線。沿輸電線路導(dǎo)線下部添加接地線，強(qiáng)化輸電 線路反擊耐雷性能，減少反擊跳閘發(fā)生率。般來(lái)說(shuō)這技術(shù)適用于高接地電阻 值的輸電線路，耦合地線有利于強(qiáng)化地線和導(dǎo)線的耦合效果，確保發(fā)生雷擊的情 況下導(dǎo)線能夠產(chǎn)生高數(shù)值感應(yīng)電壓，以降低絕緣子串沖擊電壓，同時(shí)又能夠減小 線路桿塔分流系數(shù)，如果接地電阻數(shù)值偏高，則可利用臨近桿塔接地裝置分流雷 電能量，控制塔頂電位。此外，耦合地線分布于線路兩側(cè)吋可改善地線屏蔽效果， 有利于避免雷電繞擊。4、新型絕緣子

9、的更換。絕緣子對(duì)于線路絕緣性能的影響極為關(guān) 鍵，更是線路抗雷擊性能的一個(gè)主要影響因素。在選擇線路絕緣子時(shí)應(yīng)充分根據(jù) 輸電線路實(shí)際情況，做好質(zhì)量控制與后續(xù)運(yùn)行管理，嚴(yán)禁出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題或性能缺 陷的絕緣子投入使用。電力部門應(yīng)定期檢測(cè)那些嚴(yán)重老化或投入運(yùn)行的絕緣子, 評(píng)估其零值、低值，并定期更換。頻繁發(fā)生雷擊的區(qū)域應(yīng)強(qiáng)化絕緣子性能，或加 大絕緣子的布設(shè)數(shù)量。諸多實(shí)踐證實(shí)，該方式可有效改善輸電線路絕緣性能以及 耐雷性能，減少線路跳閘幾率。應(yīng)注意的是，目前uokv輸電線路中通常以合成 絕緣子為主，該類產(chǎn)品具有較高的強(qiáng)度以及較強(qiáng)的防污性能，重量較輕而維護(hù)便 捷，但不適用于多發(fā)雷擊的區(qū)域。四、結(jié)語(yǔ)llokv輸電線路防雷保護(hù)工作的開展需要我們綜合分析，從線路 分布地域地形岀發(fā)，結(jié)合防雷需求確立相應(yīng)的防雷方式以及防雷手段，確保線路 運(yùn)維效果與經(jīng)濟(jì)性，確保供電系統(tǒng)健康運(yùn)行。參考文獻(xiàn)：胡毅，劉庭，劉凱等.11orv輸電線路復(fù)合材料桿塔特性試驗(yàn)研究j高電壓技術(shù),2011,37(4):801-808.周大清,李立鴻，張曉東等“11.16” llokv輸電線路覆冰跳閘故障分析及對(duì)策c./江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)暨第四屆電力安全論壇論文集.2010:1