冷華俊，白少鋒

(鎮(zhèn)江供電公司，江蘇省鎮(zhèn)江市 212000)

0 引言

110 kV隆高898線于2009年11月26日投運(yùn)。該線路自2010年2月以來，多次在雷雨天氣跳閘，后來幾乎達(dá)到“打雷就跳”的程度，對用戶用電造成嚴(yán)重影響。本文針對隆高線多次跳閘故障情況進(jìn)行分析，并提出合理可行的解決方案。

1 線路故障原因分析

1.1 線路基本情況及故障情況介紹

110 kV隆高898線線路長度為13.024 km，其中電纜長度為0.614 km，1～22號塔段為新建線路，22～41號塔段為退役改造的220 kV諫泰Ⅰ、Ⅱ線。其中跨越長江段利用原220 kV諫泰Ⅰ、Ⅱ線跨江塔，跨江段全長2.338 km，其中江面主跨1.288 km，兩側(cè)跨江塔高106 m［1］，到高橋后利用原110 kV石港Ⅱ線高橋變支線線路接入高橋變，接線方式見圖1。

圖1 高橋—紹隆接線圖Fig.1 Connection of Gaoqiao—Shaolong

隆高線長江大跨段線路相位分布見圖2，隆高線C相位于線路左側(cè)上相。大跨煙筒塔始建于20世紀(jì)50年代，建成初期為單回路線路，上面2根頂線為避雷線。1988年將上面2根也作為導(dǎo)線，變成雙回路運(yùn)行，這樣就造成大跨越段無避雷線的運(yùn)行方式。為保證線路的安全運(yùn)行，于1989年從日本日立公司專門定制了2組氧化鋅避雷器，并在避雷器上串聯(lián)了0.55 m的保護(hù)間隙［2-3］，作為跨江段上面2相導(dǎo)線的防雷保護(hù)措施。該保護(hù)方式在線路作為220 kV諫泰Ⅰ、Ⅱ線運(yùn)行及后來作為110 kV隆高898線降壓運(yùn)行初期，均運(yùn)行正常，未發(fā)生異常的雷擊跳閘。

圖2 長江大跨越塔相位分布Fig.2 Phase distribution of crossing tower over the Yangtze River

110 kV隆高線具體跳閘記錄見表1。

表1 110 kV隆高線故障跳閘情況Tab.1 Situation of fault tripping in 110 kV Longgao Transmission Line

在2010年2月9日110 kV隆高898線第1次發(fā)生雷擊跳閘后，運(yùn)行單位立即安排線路巡視，查找故障點(diǎn)。根據(jù)故障測距結(jié)果計(jì)算，故障點(diǎn)應(yīng)在35號塔即大跨北煙筒塔附近(見圖3)。但是因普遍認(rèn)為線路35～41號塔段為原220 kV線路，絕緣水平應(yīng)大大高于110 kV線路，所以在地面巡視25～41號塔段部分無結(jié)果后，巡視的重點(diǎn)放在了41號塔之后，即110 kV線路部分，但是都未查出結(jié)果。

在2010年8月4日線路發(fā)生連續(xù)2次跳閘后，安排了對江北段所有桿塔進(jìn)行登桿檢查。經(jīng)過查找，在35號塔大跨北煙筒塔上發(fā)現(xiàn)C相避雷器保護(hù)間隙上有多處比較新的放電點(diǎn)(見圖4)，且該相避雷器的放電計(jì)數(shù)器已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞(見圖5)。在線路其他地方未發(fā)現(xiàn)放電點(diǎn)。

1.2 故障原因分析

由表1中可以看出，所有跳閘故障測距都十分接近，故障相都為C相，故障特征基本相同，初步分析故障點(diǎn)應(yīng)該在同一位置。

根據(jù)線路登桿檢查結(jié)果來看，雷電流應(yīng)該是在大跨C相避雷器處釋放入地，在正常情況下由于此處安裝了避雷器，可以保證線路正常運(yùn)行，不會導(dǎo)致跳閘［4］。但是根據(jù)故障保護(hù)動作情況看(零序I段，距離I段)，線路發(fā)生了單相接地，故障點(diǎn)在大跨C相避雷器上可能性較大，具體分析如下。

避雷器串聯(lián)保護(hù)間隙的模型見圖6，雷擊時(shí)恢復(fù)電壓［5］為

式中:U為恢復(fù)電壓，Ug為保護(hù)間隙電壓，Ur為避雷器上的電壓。

C相導(dǎo)線遭受雷擊后，當(dāng)雷電波到達(dá)避雷器處，首先保護(hù)間隙g擊穿，避雷器動作，雷電流被泄入大地，隨之工頻短路電流(即工頻續(xù)流)要通過間隙和避雷器。在正常情況下，此時(shí)避雷器的電阻r迅速增大，避雷器上的電壓Ur也迅速增大，使得U＞UN(系統(tǒng)相電壓)，間隙電弧熄滅，工頻續(xù)流未能通過，系統(tǒng)恢復(fù)正常，不會跳閘［5］。但是因?yàn)樵摫芾灼饕呀?jīng)運(yùn)行長達(dá)20年，且因桿塔較高(全高106 m)，又無避雷線，本身易遭受雷電直擊。避雷器多年來在惡劣條件下運(yùn)行，且長期以來未進(jìn)行任何試驗(yàn)，電氣特性已經(jīng)發(fā)生變化，其內(nèi)部的部分閥片可能受潮損壞［6-7］，導(dǎo)致線路單相接地跳閘;但在跳閘之后，工頻續(xù)流被強(qiáng)行截?cái)啵Ｗo(hù)間隙內(nèi)的電弧熄滅，而0.55 m的保護(hù)間隙和避雷器電阻又能夠維持110 kV系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以線路又重合成功。這就可以解釋為什么線路在避雷器的保護(hù)下總是“打雷就跳”，但是又總是“重合成功”。

圖6 避雷器串聯(lián)保護(hù)間隙模型Fig.6 Model of series protective gap of C-phase arrester

根據(jù)以上分析并結(jié)合現(xiàn)場情況，跳閘故障點(diǎn)應(yīng)該就在35號大跨北煙筒塔C相避雷器上。

2 處理方案

2.1 更換避雷器

根據(jù)線路的故障原因分析，跳閘可能是因?yàn)楸芾灼鲹p壞造成的，既然大跨段線路現(xiàn)在作為110 kV線路在運(yùn)行，那么直接更換1個(gè)常用的110 kV或220 kV避雷器是否可行需要研究。

經(jīng)查閱資料，考慮到特殊的使用條件(桿塔高度高，無避雷線)，容易遭受直擊雷，該組避雷器可通過專門從日本定制，型號為 ZLA-X25C，額定電壓為240 kV，標(biāo)稱放電電流為20 kA;其能量吸收能力為24 kJ/kV，總能量吸收能力為5760 kJ，相當(dāng)于115 kA的雷直擊于避雷器附近的導(dǎo)線上，向避雷器所釋放的能量［1］。而依照我國電力行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) DL/T－804—2002中避雷器線路試驗(yàn)放電參數(shù)的規(guī)定［8］(見表2)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知常用的110 kV及220 kV避雷器的放電標(biāo)稱電流只能達(dá)到5～10 kA，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大跨越的保護(hù)要求。

表2 避雷器線路試驗(yàn)放電參數(shù)Tab.2 Discharge parameters in line test of arrester

如定做一套符合要求的避雷器，則需要較長的時(shí)間，隆高線作為高橋變的主供電源，在“迎峰度夏”期間頻繁跳閘，對用戶的供電可靠性造成極大影響，是需盡快解決的問題。因此在經(jīng)過實(shí)地勘察后，決定采用調(diào)整線路接線的方法來解決雷擊跳閘問題。

2.2 調(diào)整跨江段線路

經(jīng)調(diào)查了解，該紹隆—高橋雙回線路建設(shè)初期的規(guī)劃是:一回作為紹隆—高橋(隆高898線)送電線路，另一回在高橋變門口與現(xiàn)有李典—高橋線路(李沙7A2線)搭接形成李沙線紹隆支線。李沙7A2紹隆支線(見圖2中4、5、6相，即大跨段下面3根導(dǎo)線)現(xiàn)暫未投運(yùn)。

根據(jù)以上情況，并結(jié)合圖1的線路接線現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)調(diào)整方案如下:將110 kV隆高898線在跨越塔上調(diào)整至圖2中第4、5、6相，將圖2中第1、2相在大跨上接地，恢復(fù)頂線的避雷線作用。具體的線路調(diào)整方案如圖7:在898線41號分支塔上將隆高898線與李沙線紹隆變支線換位，使大跨段運(yùn)行線路利用原李沙7A2線紹隆變支線線路(即大跨段下面3根導(dǎo)線)，并將頂上2根導(dǎo)線在大跨段上接地作為避雷線使用，然后在紹隆變將7A2間隔與898間隔調(diào)換并調(diào)整相序，高橋變間隔不需調(diào)整。

圖7 系統(tǒng)調(diào)整后接線圖Fig.7 Adjusted wiring diagram

3 結(jié)論

制定出調(diào)整方案后，在2010年9月8日完成了線路調(diào)整工作，線路調(diào)整后已經(jīng)過2年夏季雷暴天氣考驗(yàn)，而線路一直運(yùn)行正常，沒有再發(fā)生雷擊跳閘事故。

通過以上對線路故障處理情況的介紹可以看出，輸電線路架設(shè)避雷線是較為可靠的防雷保護(hù)方式，避雷器雖然作為線路防雷保護(hù)的另外一個(gè)重要手段，但是因其本身的質(zhì)量及壽命老化等問題，有時(shí)反而成為線路運(yùn)行的“薄弱點(diǎn)”。在今后的線路運(yùn)行工作中，應(yīng)加強(qiáng)對線路避雷器的管理，建立定期試驗(yàn)制度，及時(shí)檢測避雷器的泄漏電流、持續(xù)電流和絕緣電阻等電氣參數(shù)［9-10］，對試驗(yàn)異常的避雷器進(jìn)行及時(shí)更換，以保證線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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