同塔双回架空输电线路雷击双跳故障原因分析及预防措施

同塔双回架空输电线路雷击双跳故障原因分析及预防措施

鲍明正贾狄杨鹏徐博文

（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司内蒙古乌兰浩特137400）

摘要：同塔双回架空输电线路雷击双跳会对电力系统带来较大的影响，本文结合内蒙古东部地区220千伏兴德1号线、220千伏兴德2线同塔双回线路遭雷击同时故障跳闸的情况，对雷击双跳故障原因进行分析，并提出防止同塔双回架空输电线路雷击双跳的预防措施。

关键词：同塔双回；雷击双跳；原因；预防措施

0引言

同塔双回架空输电线路由于有着线路走廊较窄，占用土地资源少的优势。随着电网建设规模越来越大，输电线路走廊资源日益紧张，双回线路同塔并架技术被广泛使用[1]。由于同塔双回输电线路杆塔较高，雷击暴露面积较大，在运行中更容易遭受雷击，甚至引发双回线路同时跳闸的情况，对系统产生较大的冲击，影响电力系统的稳定运行。2016年5月5日，国网蒙东检修公司兴安运维分部维护的220千伏兴德1号线、220千伏兴德2线同塔双回线路遭受雷击，同时故障跳闸。本文以该故障跳闸情况为例，对同塔双回架空输电线路雷击双跳故障原因进行分析并提出预防措施。

1故障基本情况

2016年05月05日20时26分13秒，220kV兴德1号线、220kV兴德2号线同时发生B相接地故障跳闸，重合成功。故障测距显示220千伏兴德1号线故障点距兴安500kV变电站100公里，距离德伯斯220千伏变电站0公里，220千伏兴德2号线故障点距兴安500kV变电站100公里，距离德伯斯220千伏变电站0公里。

故障发生后，兴安运维分部组织25名专业人员赶赴现场进行故障点查找及巡视。5月9日10时56分，登塔检查人员发现220kV兴德2号线235号杆塔B相(中相)上均压盘、下均压环上均有放电痕迹；5月9日14时10分，登塔检查人员发现236号塔B相(中相)上均压盘、下均压环上均有放电痕迹，并在220kV兴德1号线235号-236号档内地线上发现放电烧伤痕迹，该放电点距离235号杆塔70米，判断该放电点为落雷点，雷电定位系统查询的落雷点与现场相吻合。随后，工作人员对两基故障杆塔进行接地电阻测量，测得220kV兴德1号线236号杆塔平均接地电阻8.6Ω，220kV兴德2号线235号杆塔平均接电阻7.5Ω，均在设计值（20Ω）范围内。

本次故障设备220kV兴德1号线、220kV兴德2号线为同杆双回线路，投运日期为2012年12月27日。发生故障的235号-236号杆塔，塔型分别为SZ1、SZ2直线塔，均处于山顶。导线为单根LGJ-400/35导线，绝缘子为FXBW-220/120型复合绝缘子。

2故障原因分析及特点

经与当地气象台了解，故障跳闸当日20时至21时故障区段上空有雷暴活动，并伴有降水及大风，降水量为7.8mm。风速为5.9m/s。根据故障现场实际情况、故障杆塔所处地理环境及当时的气候条件，判断此次故障原因为雷电反击，雷电击中220kV兴德1号线235号-236号档中架空地线上，雷电流未能通过杆塔接地装置泄入大地，造成杆塔顶部电位升高，击穿220kV兴德1号线236号杆塔B相绝缘子和220kV兴德2号线235号杆塔B相绝缘子，使两回线路同时发生单相接地故障。

相比于单回输电线路，同塔双回线路的导线排列方式为垂直排列，导致杆塔高度增加，增加了输电线路遭受雷击的概率。同时，杆塔的雷击暴露面积大也减弱了避雷线的屏蔽效果，线路更容易发生雷电绕击故障。另一方面，220kV兴德1、2线235号、236号杆塔在接地电阻满足要求的情况下，仍然发生的雷电反击故障跳闸，这是由于同塔双回线路的杆塔结构更加复杂，杆塔波阻抗增大，杆塔或避雷线被雷电击中时更容易发生雷电反击。另外，同塔多回输电线路存在复杂的线间耦合，同塔多回输电线路的故障分析与故障测距的难度增大。经测算，220kV兴德1号线故障杆塔距兴安500kV变电站距离为85.754km,距德伯斯220kV变电站距离为14.074km，分别与故障测距相差14.246km及14.074km。220kV兴德2号线故障杆塔距兴安500kV变电站距离为85.440km,距德伯斯220kV变电站距离为14.388km，分别与故障测距相差14.56km及14.388km。

3影响故障发生的因素

3.1影响雷电绕击的因素

架空输电线路地线保护角、线路路径的地形地貌等是影响雷电绕击的主要因素[2]。地线保护角越小，线路暴露的弧面越小，减少输电线路发生雷电绕击跳闸的概率。地形地貌对线路雷电绕击跳闸的影响也很明显，山区线路地面的倾角会使线路导线暴露程度增大，等效的地线保护角增大，也会增大雷电绕击概率。

3.2影响雷电反击的因素

影响雷电反击的因素主要是杆塔接地电阻的大小。同一电压等级的架空输电线路，随着杆塔接地电阻阻值的增加，雷击到线路时雷电流无法有效的泄入大地，增加了杆塔顶部电位的升高程度，绝缘子串承受的电压显著增加，反击耐雷水平会显著降低。

3.3综合影响因素

架空输电线路档距及杆塔呼称高对雷电反击及绕击均有一定影响。对于档距较大的区段，雷击在档距中央时相邻杆塔的分流降低，增加线路雷击跳闸的概率。而过高的杆塔呼称高，使导线与地面间的高度增加，从而减小了地面对导线的屏蔽性能。杆塔呼称高过高，也使得杆塔引雷面积增大，雷电波沿杆塔传播至接地装置时引起的负反射波返回到塔顶或横担所需时间增长，容易使塔顶或横担电位增高，易造成雷电反击。

4预防措施

4.1降低接地电阻

降低接地电阻是提高线路耐雷水平的关键技术环节。运行单位应组织在雨季来临前完成输电线路接地电阻测试工作，对不合格的接地极及时进行改造处理。降低接地电阻应该因地制宜选择水平延长接地极、置换电阻率较低的土壤、使用降阻剂及使用接地模块等不同的方法。

4.2安装线路避雷器

同塔双回架设的输电线路其中一回线路三相安装线路避雷器，遭遇高压时，线路避雷器的电阻率会突变到接近短路的状态，将能量巨大的雷电电流进行分流，并引入大地，可以有效降低雷电反击跳闸率，预防同塔双回线路同时跳闸故障的发生。安装线路避雷器的成本较高，在选择安装位置时应优先考虑易受雷击的杆塔以及曾经发生过同塔双回线路同时跳闸故障的杆塔进行安装[3]。

4.3采用不平衡绝缘配置

为降低同塔双回线路同时雷击跳闸率，同塔双回线路可以采用不平衡的绝缘配置方案，即其中一回线路增加1片-3片绝缘子调整爬电比距，另一回线路的绝缘子片数适当加强或保持不变。。在雷电击杆塔时，爬电比距小、耐雷水平低的线路会发生闪络，发生闪络线路的导线会对另一回导线起到耦合作用，提高另一回线路的耐雷水平，防止同塔双回线路同时雷击跳闸[4]。采用复合绝缘子的线路可以在雷害多发区少量进行复合绝缘子更换为瓷质、玻璃绝缘子的不平衡绝缘配置改造。

5结论

同塔双回线路雷击同时跳闸可能会造成整个电源通道中断，严重影响电网的安全运行。通过对同塔双回线路雷击同跳故障的分析，本文提出了降低接地电阻、安装线路避雷器、采用不平衡绝缘配置等三种主要的防止同塔双回线路雷击同跳故障的措施。建议在同塔双回线路的防雷治理工作中，要因地制宜，综合考虑雷区的分布、线路重要程度及技术经济指标等来开展防雷治理工作，不断积累经验，保证线路安全运行。

参考文献：

[1]黄登城.浅析同塔多回输电线路防雷改造[J].科学中国人，2015（12）,24.

[2]严璋，朱德恒.高电压绝缘技术[M].北京：中国电力出版社，2002.

[3]彭向阳，周华敏.线路雷击跳闸分析及策略[J].电力建设，2010,31（1）：64-67.

[4]彭向阳，周华敏，谢耀恒.同塔多回输电线路几种防雷击跳闸措施的评估[J].南方电网技术，2012，6（3）：29-32.

作者简介：

鲍明正（1991—），男，本科，助理工程师，现从事输电运检工作,单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司。

贾狄（1985-），男，大专，助理工程师，现从事输电运检工作，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司。

杨鹏（1984-），男，本科，助理工程师，现从事检修计划管理工作，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司。

徐博文（1991-），男，本科，助理工程师，现从事输电运检工作，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司。