陳 新，劉慧威

（1.山西省電力公司超（特）高壓輸變電分公司，山西 太原 030001；2.山西省電力公司，山西 太原 030001）

統(tǒng)計(jì)資料表明：近年以來，山西省500 kV線路因雷擊引起的掉閘呈明顯上升趨勢(shì)，對(duì)輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大的威脅，必須認(rèn)真分析故障發(fā)生及增多的原因，并研究切實(shí)可行的對(duì)策來加以治理。

1 輸電線路雷擊跳閘及落雷情況

1.1 雷擊跳閘情況

統(tǒng)計(jì)超高壓公司運(yùn)維線路2008-2010年雷擊跳閘，見表1。列出《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》（DL/T620—1997）中110～500 kV線路典型桿塔的雷擊跳閘率，如表2所示。從表1、表2可以看出以下幾點(diǎn)。

a）2008-2010年，公司共有14條線路發(fā)生雷擊跳閘18次。

b）雷擊跳閘次數(shù)呈波動(dòng)趨勢(shì)，2008年4次，2009 年1次，2010年13次。

c）2008-2010年雷擊跳閘率平均0.15次/100km·a，2010年最多，2008年次之，2009年最低。

d）考慮山西省特殊的地形地貌，約有1/2線路位于山區(qū)，且2010年氣候異常，2010年線路雷擊跳閘率雖偏高，但在合理范圍內(nèi)。

表1 運(yùn)維線路歷年跳閘情況統(tǒng)計(jì)（2008-2010年）

表2 110～500 kV架空送電線路典型桿塔的雷擊跳閘率

1.2 山西省超高壓輸電線路落雷情況

依據(jù)雷電定位系統(tǒng)落雷數(shù)據(jù)，對(duì)各條輸電線路的落雷情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（注：統(tǒng)計(jì)范圍為輸電線路平行一公里走廊內(nèi)的落雷），得到如下規(guī)律。

a）公司輸電線路的平均落雷密度為5.8次/km，平均雷暴日是29 d/a，所有雷擊中繞擊雷所占的比例為77%，負(fù)極性雷所占的比例為86%。

b）落雷密度較高（落雷密度大于8次/a）的線路有神朔線、曲朔線、軒忻線、晉榆二線、武榆線、榆電一線、榆久一線、霍兆線、霍臨一線。

c）山西大部分地區(qū)的年平均雷暴日數(shù)不足40d/a，屬于少雷區(qū)，但部分地區(qū)年平均雷暴日數(shù)超過了60 d/a，屬于雷電活動(dòng)特別頻繁區(qū)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，落雷密度最高的地區(qū)為忻州、晉中、陽泉、霍州等地區(qū)，這和公司輸電線路雷擊跳閘發(fā)生的地區(qū)是吻合的。

d）部分線路雖然落雷密度并不高，但是由于特殊地形和地質(zhì)條件，也發(fā)生了雷擊跳閘，如地處中條山地區(qū)的風(fēng)運(yùn)線雖然落雷密度不高，但由于特殊地形，部分桿塔也發(fā)生了雷擊跳閘。

2 雷擊跳閘分析

綜合分析超高壓線路雷擊跳閘情況，山西省超高壓輸電線路雷擊具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

a）雷擊跳閘相對(duì)集中。2008-2010年，線路雷擊跳閘發(fā)生在4-9月，但集中于6-8月，約占當(dāng)年雷擊跳閘總數(shù)的3/4，這與該時(shí)期雷電活動(dòng)比較強(qiáng)烈有關(guān)。根據(jù)雷電定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析，全省6-8月雷電數(shù)占全年雷電總數(shù)的85%以上。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008-2010年的18次雷擊跳閘中，有15次集中發(fā)生在13:00-次日02:00這一時(shí)間段，可以看出這一時(shí)間段時(shí)雷電的多發(fā)時(shí)間，這和山西省降雨的時(shí)間規(guī)律有關(guān)。

b）重合成功率高，對(duì)電網(wǎng)影響小。線路雷擊單相跳閘后，一般均能重合成功。2008-2010年的所有18次雷擊跳閘中只有一次由于雷電連續(xù)擊中線路造成重合復(fù)掉，對(duì)電網(wǎng)影響比較小。

c）500 kV線路雷擊跳閘以繞擊居多。對(duì)500 kV線路雷擊跳閘進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)500 kV線路雷擊跳閘幾乎都是由于繞擊引起的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008-2010年的18次雷擊跳閘中只有一次判斷為雷電反擊，為忻石二線雷擊跳閘。

d）一般導(dǎo)線水平排列線路的兩邊相、導(dǎo)線三角排列的上線、雙回路鼓形塔的中相雷擊率較高。大部分雷擊都發(fā)生在鐵塔上，在檔距和弧垂相對(duì)較大時(shí)，因邊線暴露角較大，雷擊有可能擊中檔中導(dǎo)線造成線路跳閘（2010年柳呂線跳閘）。

e）山西省超高壓輸電線路雷擊跳閘集中在酒杯型直線塔，同塔雙回桿塔、緊湊型線路桿塔上，數(shù)據(jù)見表3。

表3 輸電線路發(fā)生雷擊跳閘塔型

酒杯塔地線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角一般都在10°以上，故邊相容易發(fā)生雷電繞擊；同塔雙回線路由于鐵塔較高，地面屏蔽效果減弱，繞擊率比常規(guī)線路高，尤其是中相跳線，由于保護(hù)角相對(duì)較大，是雷擊多發(fā)位置；緊湊型直線塔雖然都為負(fù)保護(hù)角，但仍應(yīng)注意線路的防雷，且有發(fā)生反擊的可能性，這和緊湊型輸電線路空氣間隙較小有關(guān)；緊湊型輸電線路耐張塔外角側(cè)跳線暴露角較大，容易發(fā)生雷擊。

f）發(fā)生的18次跳閘中，只有兩次為負(fù)保護(hù)角，說明負(fù)保護(hù)角能夠大大降低雷擊跳閘的發(fā)生概率。

g）加裝防繞擊裝置確實(shí)能有效地防止繞擊的發(fā)生，同時(shí)加裝防繞擊裝置并不能杜絕繞擊的發(fā)生。

h）根據(jù)雷擊發(fā)生后的故障測(cè)距信息，在判斷雷擊地點(diǎn)時(shí)，行波測(cè)距要比保護(hù)測(cè)距數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

3 雷擊的判斷和應(yīng)急處置

如跳閘符合下列條件，即可初步判斷為雷電繞擊跳閘。

a）跳閘發(fā)生在4-9月之間。

b）線路發(fā)生跳閘，重合復(fù)掉。

c）根據(jù)測(cè)距信息，查詢雷電定位系統(tǒng)，測(cè)距點(diǎn)附近有雷電活動(dòng)。

d）查詢當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r或護(hù)線員，確認(rèn)當(dāng)時(shí)為雷雨天氣或能聽到打雷聲。

e）參考跳閘發(fā)生的時(shí)間，大部分跳閘發(fā)生在13:00-次日02:00之間。

3.1 雷擊故障應(yīng)急處置

線路故障初步確定為雷擊后，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，組織登塔檢查，如現(xiàn)場(chǎng)仍為雷雨天氣，則先進(jìn)行線下排查。查線區(qū)段的確定應(yīng)根據(jù)故障測(cè)距的數(shù)據(jù)結(jié)合雷電定位系統(tǒng)中的落雷區(qū)進(jìn)行明確，故障測(cè)距優(yōu)先參考行波測(cè)距數(shù)據(jù)。

查線過程中應(yīng)重點(diǎn)查看地線放電間隙、均壓環(huán)、桿塔與導(dǎo)線側(cè)第一片絕緣子、復(fù)合絕緣子傘裙、耐張塔引流線上是否有放電痕跡。

重點(diǎn)排查位于特殊區(qū)段的桿塔，由于山西多山區(qū)，要特別注意位于邊坡地形或孤山頭上的桿塔。

4 防雷治理

由于雷電活動(dòng)的特殊性，要從根本上杜絕雷擊故障的發(fā)生是非常困難的，也是不現(xiàn)實(shí)、不科學(xué)的。但雷電活動(dòng)具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，在充分掌握規(guī)律的前提下，可以因地制宜地采取針對(duì)性防雷措施，把線路雷擊跳閘率降低到可以接受的程度。防雷主要的治理措施有以下幾點(diǎn)。

4.1 增加絕緣配置

對(duì)于大跨越高桿塔（如：跨河、跨路桿塔）或地處山區(qū)易遭雷擊區(qū)的線路，加強(qiáng)線路絕緣可以提高其耐雷水平。為保證線路有足夠的絕緣強(qiáng)度，應(yīng)定期進(jìn)行絕緣子零值檢測(cè)；對(duì)于復(fù)合絕緣子，應(yīng)適當(dāng)加長10%～15%，運(yùn)行復(fù)合絕緣子可通過在接地側(cè)加1～2片瓷絕緣子解決。

4.2 降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻是提高線路反擊耐雷水平的根本措施。接地降阻劑對(duì)接地體能產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，已明確規(guī)定禁止使用降阻劑，因此定期檢查消缺為目前措施。線路防雷檢查、防雷改造應(yīng)在雷擊跳閘高峰來臨之前完成，一般不得超過4月中旬。

4.3 雙回路采用不平衡絕緣技術(shù)

對(duì)于同塔雙回線因國內(nèi)一般采用不平衡絕緣技術(shù)（其中一回比正常絕緣的另一回線路增加部分絕緣），避免雙回線同時(shí)跳閘，減小跳閘對(duì)系統(tǒng)的沖擊。

4.4 大檔距線路減小導(dǎo)地線弧垂

隨著導(dǎo)地線弧垂的增加線路耐雷水平逐漸降低。因此，對(duì)大檔距線段，還要充分認(rèn)識(shí)到導(dǎo)地線弧垂的影響。

4.5 防止雷電繞擊

一般，山區(qū)線路的繞擊率是平原線路的3倍[1]。防止繞擊的主要措施有減小保護(hù)角、降低桿塔高度、加裝桿塔側(cè)針或柔性防繞擊側(cè)針。

4.5.1 減小保護(hù)角

山區(qū)線路應(yīng)采用較小的保護(hù)角，甚至負(fù)保護(hù)角。500 kV線路及重要電源線應(yīng)架設(shè)雙避雷線，防雷保護(hù)角應(yīng)不大于10°[2]。

4.5.2 降低桿塔高度

降低桿塔高度可以增加地面的屏蔽作用，減少繞擊事故的發(fā)生。

4.5.3 加裝桿塔側(cè)針和子地線及柔性防繞擊針

對(duì)于運(yùn)行中的線路多采取加裝塔側(cè)針、子地線和柔性防繞擊針來防止繞擊跳閘。2011年3月4日，河北某公司500kV辛聊I線N132塔架空地線在地線防繞擊防雷側(cè)針線夾出口處斷線，造成導(dǎo)地線短路，故防繞擊針在使用時(shí)要慎重，加裝柔性連接，并經(jīng)過專業(yè)部門認(rèn)定。

4.5.4 安裝線路避雷器

線路型避雷器作為防雷新技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)開始應(yīng)用，取得了比較好的防雷效果。但線路型避雷器價(jià)格比較高，需進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，易擊段、易擊桿、易擊相的選擇就顯得比較重要。另外，同塔雙回路線中上加裝避雷器較為困難。

4.6 防雷措施的選擇

從上面的分析可以看出，防雷措施的選擇要因地制宜才能取得良好的防雷效果。

在設(shè)計(jì)階段，易發(fā)生雷擊的區(qū)段應(yīng)盡量采用負(fù)保護(hù)角的桿塔，可以大幅降低雷擊的可能性，并適當(dāng)減小桿塔高度、檔距，增加絕緣配置。

防止反擊最重要的措施就是降低桿塔接地電阻，在雷雨多發(fā)季，要根據(jù)情況適當(dāng)增加檢測(cè)頻次，尤其是緊湊型輸電線路要預(yù)防反擊的發(fā)生。

防止繞擊的主要措施是加裝各類輔助裝置。

a）加裝防繞擊側(cè)針要注意安全性，采用柔性連接的側(cè)針，并經(jīng)過專業(yè)部門認(rèn)定。

b）對(duì)于同塔雙回線路，應(yīng)采用桿塔側(cè)針或防繞擊側(cè)針，不適合加裝避雷器。

c）緊湊型輸電線路耐張塔可加裝子地線或桿塔側(cè)針。

d）選擇避雷器作為防雷手段時(shí)，要著重考慮其經(jīng)濟(jì)性，并定期跟蹤其動(dòng)作次數(shù)，對(duì)避雷器的防雷效果進(jìn)行評(píng)估。

［1］ 郭謖.雷電定位系統(tǒng)在輸電線路雷擊故障點(diǎn)巡查中的應(yīng)用及分析［J］.浙江電力，2011（2）:24-26.

［2］ 劉安偉，王瓊晶.輸電線路防雷措施效果淺析［J］.四川電力技術(shù)，2011，34（1）:61-64.