彭向陽，王銳，周華敏，毛先胤

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣東 廣州 510080；2. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510060)

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基于不平衡絕緣的同塔多回輸電線路差異化防雷技術(shù)及應(yīng)用

彭向陽1，王銳1，周華敏2，毛先胤1

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣東 廣州 510080；2. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510060)

摘要：在分析廣東電網(wǎng)同塔線路防雷運(yùn)行數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，提出了廣東電網(wǎng)同塔線路防雷技術(shù)路線和差異化防雷策略，并介紹了增加絕緣子片數(shù)、加裝線路避雷器、加裝絕緣子并聯(lián)間隙等三種典型不平衡絕緣配置方案，明確了不平衡絕緣差異化防雷措施的選擇原則，最后介紹了不平衡絕緣防雷技術(shù)在廣東電網(wǎng)的應(yīng)用情況和效果。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，基于不平衡絕緣的差異化防雷技術(shù)可有效解決同塔線路雷擊同跳問題，建議在南方電網(wǎng)以及我國(guó)多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)同塔多回輸電線路推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：同塔多回線路；雷擊同時(shí)跳閘；不平衡絕緣；差異化防雷；線路避雷器；絕緣子并聯(lián)間隙

廣東地區(qū)雷電活動(dòng)異常強(qiáng)烈，雷擊一直是導(dǎo)致輸電線路跳閘的主要原因[1-3]，110kV以上電壓等級(jí)線路雷擊跳閘約占跳閘總數(shù)的60%以上。同塔多回線路由于桿塔較高，易發(fā)生雷電反擊同時(shí)跳閘(以下簡(jiǎn)稱“雷擊同跳”)事件，可導(dǎo)致整個(gè)供電通道中斷。廣東電網(wǎng)2010—2012年110kV、220kV同塔線路雷擊同跳分別占雷擊跳閘總數(shù)的20.5%、30.4%，2013年、2014年220kV同塔線路雷擊同跳分別占雷擊跳閘總數(shù)的19.5%、14.4%。2015年110kV、220kV同塔線路雷擊同跳113次，占110kV、220kV線路雷擊跳閘總數(shù)的17.6%。2008—2013年，廣東電網(wǎng)220kV及以上電壓等級(jí)線路共發(fā)生同塔線路雷擊同跳且重合不成功“N-2”事件13起，占同塔線路雷擊同跳故障總數(shù)的15.5%，嚴(yán)重影響電網(wǎng)運(yùn)行安全。

為減少同塔多回線路雷擊同跳事件，特別是為防止“N-2”事故，降低同塔多回線路防雷運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高供電可靠性，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行，有必要深化同塔線路防雷技術(shù)研究，提出針對(duì)性的防雷措施，并在省級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

電網(wǎng)防雷應(yīng)采取差異化防雷思想，根據(jù)線路重要性、雷電強(qiáng)度、地形地貌、桿塔結(jié)構(gòu)、單回或同塔多回線路，以及不同地域、電壓等級(jí)，不同設(shè)計(jì)、運(yùn)行條件，采取差異化防雷措施[4-6]；線路防雷應(yīng)貫徹綜合防雷思想，根據(jù)需要采取不同雷電反擊、繞擊防護(hù)措施，多措并舉，發(fā)揮各種防雷措施的針對(duì)性和綜合防雷效果，提高線路防雷水平[7-9]。

本文在分析廣東電網(wǎng)同塔多回線路防雷技術(shù)路線基礎(chǔ)上，重點(diǎn)提出基于不平衡絕緣技術(shù)的同塔線路差異化防雷策略，并區(qū)分新建、運(yùn)行線路，指出各種防雷策略的選擇原則，介紹不平衡絕緣防雷技術(shù)在廣東電網(wǎng)的應(yīng)用情況及防雷效果。

表1基于增加絕緣子片數(shù)的不平衡絕緣配置方案

線路布置方式導(dǎo)線排列線路電壓絕緣子片數(shù)回路I回路II回路III回路IV同塔雙回回路I {}回路II110kV同壓220kV同壓500kV同壓N1N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N5同塔四回垂直布置回路I {}回路II回路III {}回路IV 110kV同壓220kV同壓110kV、220kV混壓220kV、500kV混壓N1N2N2+2(N2+1)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2+2(N2+1)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1N2N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)同塔四回水平布置回路I回路II回路III回路IV110kV同壓220kV同壓110kV、220kV混壓220kV、500kV混壓N1N2N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2N2+3N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1N2

注：①N1、N2、N5分別為110kV、220kV、500kV線路每相絕緣子片數(shù)。②同壓四回線路主要布置方式為回路垂直布置方式，也存在回路水平布置方式。③對(duì)于110kV、220kV混壓四回和220kV、500kV混壓四回線路，垂直布置方式時(shí)，高電壓兩回為上層回路I和II，低電壓兩回為下層回路III和IV；水平布置方式時(shí)，高電壓兩回為左側(cè)回路I和II，低電壓兩回為右側(cè)回路III和IV。④括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為同塔運(yùn)行線路條件受限時(shí)的不平衡絕緣配置。⑤對(duì)特高桿塔、絕緣子片數(shù)較多以及同塔六回線路，參照?qǐng)?zhí)行。

1廣東電網(wǎng)同塔多回線路防雷思路

1.1防雷技術(shù)路線

廣東電網(wǎng)同塔多回線路防雷，宜在盡量不增加單回雷擊跳閘率、事件率的基礎(chǔ)上，采取措施最大限度減少多回線路雷擊同跳事件發(fā)生，將電網(wǎng)同塔多回線路雷擊同跳占雷擊跳閘的比例控制在10%以內(nèi)，防范同塔多回線路防雷運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，避免因雷擊導(dǎo)致整個(gè)輸電通道供電中斷。

可采取的不平衡絕緣措施包括：在同壓或混壓的不同回路間，增加絕緣子片數(shù)(或采用不同電弧距離玻璃或復(fù)合絕緣子)、加裝線路避雷器、安裝絕緣子并聯(lián)間隙等。

1.2差異化防雷策略

對(duì)于同塔多回線路，應(yīng)結(jié)合不同電壓等級(jí)線路設(shè)計(jì)條件和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在繼續(xù)重視降低接地電阻、加強(qiáng)線路絕緣、減小地線保護(hù)角等基礎(chǔ)防雷措施綜合應(yīng)用基礎(chǔ)上，重點(diǎn)采取回路間不平衡絕緣方案，實(shí)施差異化防雷設(shè)計(jì)和改造。

a)雷電反擊是造成同塔多回線路雷擊同跳的主因，同時(shí)，強(qiáng)雷暴過程中連續(xù)、多次雷電繞擊也會(huì)導(dǎo)致多回線路同時(shí)跳閘。因此防治多回線路雷擊同跳事件除實(shí)施不平衡絕緣策略外，應(yīng)重點(diǎn)采取降阻、加強(qiáng)絕緣等防反擊措施，同時(shí)采取減小保護(hù)角等防繞擊措施。

b)110kV、220kV同塔多回線路規(guī)模相對(duì)較大，反擊耐雷水平相對(duì)較低，雷擊多回同跳現(xiàn)象嚴(yán)重，宜采用不平衡絕緣方案降低雷擊同跳率。

c)500kV同塔多回線路反擊耐雷水平較高，雷擊多回同跳現(xiàn)象很少出現(xiàn)，無需采取不平衡絕緣方案，宜采用平衡高絕緣配置方案。

d)廣東電網(wǎng)同塔線路多年防雷運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表明，110kV及以上電壓等級(jí)線路雷擊同跳次數(shù)為全部雷擊跳閘總數(shù)的15%～30%，其中雙回同跳約占80%以上，110kV線路同跳約占70%以上，因此應(yīng)重點(diǎn)防治110kV、220kV雷擊雙回同跳，并且110kV同塔線路絕緣配置不平衡度應(yīng)大于220kV同塔線路。

e)廣東電網(wǎng)同塔線路多年防雷運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表明，80%以上雷擊同跳發(fā)生在直線塔和復(fù)合絕緣子，70%以上發(fā)生在山區(qū)、丘陵地帶，并且同塔線路雷擊跳閘重合成功率低于單回線路，因此應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注直線高塔、復(fù)合絕緣子及山區(qū)同塔線路防雷。

f)同塔線路雷擊同跳較多發(fā)生在同名相，因此同塔線路防雷應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注工頻電壓影響，并且回路間可采取異相序或逆相序排列方式，以減少同層橫擔(dān)絕緣子雷擊同時(shí)閃絡(luò)，但相序排列應(yīng)同時(shí)滿足線路不平衡度、輸送功率、電磁環(huán)境、可聽噪聲等設(shè)計(jì)要求。

2同塔多回線路不平衡絕緣配置

同塔多回線路不平衡絕緣，是將絕緣子的絕緣水平設(shè)置成不同，當(dāng)同塔多回線路遭受雷擊時(shí)，弱絕緣率先閃絡(luò)。不平衡絕緣設(shè)置包括在相間設(shè)置不平衡絕緣和在回路間設(shè)置不平衡絕緣兩種方式。本文采用回路間設(shè)置不平衡絕緣方式，又分為不平衡高絕緣和不平衡低絕緣。不平衡高絕緣是指保持同塔線路的一回線路為正常絕緣，在其余回路采取加強(qiáng)絕緣的措施；不平衡低絕緣是指將同塔線路的一回線路正常絕緣降低，保持其余回路為正常絕緣的措施。

2.1增加絕緣子片數(shù)

2.1.1同塔雙回線路

典型導(dǎo)線排列方式為兩回線路的三相導(dǎo)線分別垂直布置于塔身左右兩側(cè)，以下為本文建議的不平衡絕緣配置方式。

a)110kV雙回線路。將其中一回各相增加2片絕緣子，另一回絕緣水平不變；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，將其中一回各相增加1片絕緣子，另一回絕緣水平不變。

b)220kV雙回線路。將其中一回各相增加3片絕緣子，另一回絕緣水平不變；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，將其中一回各相增加2片絕緣子，另一回絕緣水平不變。

c)500kV雙回線路。宜采用平衡高絕緣配置，每回線路各相正常情況下不宜少于31片絕緣子。

2.1.2同塔四回線路

典型桿塔結(jié)構(gòu)為六層橫擔(dān)，每回線路導(dǎo)線垂直排列，上方三層橫擔(dān)左右各一回，下方三層橫擔(dān)左右各一回，以下為本文建議的不平衡絕緣配置方式。

a)110kV同塔四回線路。保持上層一回絕緣水平不變，其他三回各相增加2片絕緣子；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，保持上層一回絕緣水平不變，其他三回各相增加1片絕緣子。

b)220kV同塔四回線路。保持上層一回絕緣水平不變，其他三回各相增加3片絕緣子；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，保持上層一回絕緣水平不變，其他三回各相增加2片絕緣子。

c)500kV同塔四回線路。宜采用平衡高絕緣配置方案，線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行專題研究。

d)110kV、220kV同塔四回混壓線路。典型布置方式為：上方三層橫擔(dān)左右各布置一回220kV線路，下方三層橫擔(dān)左右各布置一回110kV線路，每回線路三相導(dǎo)線垂直排列。建議不平衡絕緣配置方式為：下層110kV一回絕緣水平不變，另一回各相增加2片絕緣子，上方兩回220kV線路各相增加2片絕緣子；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，下層110kV一回絕緣水平不變，另一回各相增加1片絕緣子，上方兩回220kV線路各相增加1片絕緣子。

e)220kV、500kV同塔四回混壓線路。典型布置方式與110kV、220kV同塔四回混壓線路類似，建議不平衡絕緣配置方式為：下層220kV一回線路絕緣水平不變，另一回線路各相增加3片絕緣子，上方兩回500kV線路絕緣水平不變；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，下層220kV一回絕緣水平不變，另一回各相增加2片絕緣子，上方兩回500kV線路絕緣水平不變。

2.1.3不平衡絕緣配置方案

按照以上原則，同塔多回線路基于增加絕緣子片數(shù)的不平衡絕緣配置方案見表1。

2.2加裝線路避雷器

2.2.1應(yīng)用原則

a)線路避雷器防雷目前可用于以下三方面：一是線路中間避雷器，用于輸電線路易擊段、易擊塔、易擊相的重點(diǎn)防雷保護(hù)；二是線路終端避雷器，用于加強(qiáng)變電站雷電侵入波保護(hù)，同時(shí)兼顧終端塔防雷；三是同塔多回線路相間或回路間加裝線路避雷器，形成不平衡絕緣配置，防治雷擊多回同跳現(xiàn)象。

b)安裝線路避雷器是防止線路絕緣子雷擊閃絡(luò)的有效措施，對(duì)雷電反擊、繞擊均有效，但保護(hù)范圍較小(僅限于安裝相)，成本較高，而且存在運(yùn)維問題，因此，宜根據(jù)線路重要性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則，因地制宜地選擇應(yīng)用[10]。

2.2.2用于易擊段防雷保護(hù)

線路中間避雷器用于強(qiáng)雷區(qū)或多雷區(qū)易擊段，且主要用于110kV、220kV線路，例如位于強(qiáng)雷區(qū)的山區(qū)線路雷害高發(fā)區(qū)段、變電站進(jìn)線段及高桿塔、可靠性要求較高的重要線路等。線路中間避雷器宜選擇帶串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器，一般不宜使用無間隙避雷器。

2.2.3用于變電站侵入波保護(hù)

變電站110kV及以上電壓等級(jí)架空線路出線側(cè)均應(yīng)安裝線路終端避雷器，防止雷電侵入波造成站內(nèi)設(shè)備損壞[11-12]。線路終端避雷器宜采用無間隙金屬氧化物避雷器(可考慮帶脫離裝置)，或采用帶小串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器。

2.2.4用于同塔線路不平衡絕緣配置

2.2.4.1適用范圍

a)線路避雷器可用于同塔線路相間或回路間形成不平衡絕緣配置，防治雷擊多回同跳問題，還可用于同塔線路中重要回路的特殊防雷保護(hù)。

b)不平衡絕緣配置主要用于110kV、220kV同塔雙回線路，也可用于同塔四回及以上線路。500kV回路間不宜采用線路避雷器形成不平衡絕緣。

c)線路避雷器用于不平衡絕緣配置，根據(jù)線路長(zhǎng)度、運(yùn)行情況及具體需要，可應(yīng)用于整條線路，也可僅用于線路易擊段或特殊區(qū)段。

2.2.4.2安裝原則

a)110kV、220kV同塔雙回桿塔，選擇雷擊跳閘率較高的一回或其易擊段安裝，優(yōu)先順序?yàn)樯舷唷邢唷孪?，其次是在另一回路上相安裝；位于邊坡的桿塔，優(yōu)先在邊坡外側(cè)一回安裝；原則上每基桿塔安裝1～3相避雷器，一般不宜多于4相。

b)110kV、220kV同塔同壓四回桿塔，選擇雷擊跳閘較多橫擔(dān)同一側(cè)回路或其易擊段安裝，優(yōu)先順序?yàn)樯蠈踊芈返纳舷唷邢唷孪?，下層回路的上相→下相或中?具體根據(jù)反擊、繞擊跳閘運(yùn)行情況確定)→橫擔(dān)另一側(cè)下層回路上相；位于邊坡的桿塔，優(yōu)先在邊坡外側(cè)回路安裝；原則上每基桿塔安裝2～5相避雷器，一般不宜多于6相。

c)110kV、220kV同塔四回混壓桿塔，選擇下層110kV的一回或其易擊段安裝，優(yōu)先順序?yàn)樯舷唷邢唷孪?，其次是同?cè)上層220kV上相→對(duì)側(cè)上層220kV上相；位于邊坡的桿塔，優(yōu)先在邊坡外側(cè)回路安裝；原則上每基桿塔安裝2～4相避雷器，一般不宜多于5相。

d)220kV、500kV同塔四回混壓桿塔，選擇下層220kV的一回或其易擊段安裝，優(yōu)先順序?yàn)樯舷唷邢唷孪啵晃挥谶吰碌臈U塔，優(yōu)先在邊坡外側(cè)一回安裝；原則上每基桿塔安裝2～3相避雷器。2.2.5不平衡絕緣配置方案

基于安裝線路避雷器的同塔多回線路不平衡絕緣配置方案如圖1所示，圖中實(shí)心黑點(diǎn)為線路避雷器安裝位置，斜線表示山坡。

(a)110 kV、220 kV同塔雙回(不宜多于4相)

(b)110 kV、220 kV同壓四回(不宜多于6相)

(c)110 kV、220 kV混壓四回(不宜多于5相)

(d)220 kV、500 kV混壓四回(不宜多于3相)圖1　基于加裝線路避雷器的不平衡絕緣配置方案

2.3加裝絕緣子并聯(lián)間隙

2.3.1應(yīng)用原則

a)絕緣子并聯(lián)間隙目前用于兩個(gè)方面：一是作為“疏導(dǎo)型”防雷措施，用于保護(hù)絕緣子免遭雷擊閃絡(luò)損壞，降低線路雷擊事件率，提高重合成功率，同時(shí)減少故障查找和運(yùn)維工作量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；二是用于同塔線路相間或回路間形成不平衡絕緣，防治雷擊多回同跳現(xiàn)象。

b)并聯(lián)間隙可在新建線路安裝，也可在雷擊跳閘率較高且具備安裝條件的運(yùn)行線路安裝；同塔多回線路安裝并聯(lián)間隙以保護(hù)絕緣子的，應(yīng)兼顧不平衡絕緣配置要求。

表2基于加裝絕緣子并聯(lián)間隙的不平衡絕緣配置方案

線路布置方式導(dǎo)線排列線路電壓絕緣子片數(shù)回路I回路II回路III回路IV并聯(lián)間隙安裝回路 Z/Z0同塔雙回回路I {}回路II110kV同壓220kV同壓500kV同壓N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N5回路I回路I0.800.85同塔四回垂直布置回路I {}回路II回路III {}回路IV 110kV同壓220kV同壓110kV、220kV混壓220kV、500kV混壓N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2+2(N2+1)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2+2(N2+1)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)回路I回路I回路III回路III0.800.850.800.85同塔四回水平布置回路I回路II回路III回路IV110kV同壓220kV同壓110kV、220kV混壓220kV、500kV混壓N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2N2+3N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2N2+3回路I回路I回路III回路III0.800.850.800.85

注：①N1、N2、N5分別為110kV、220kV、500kV線路每相絕緣子片數(shù)。②同壓四回線路主要布置方式為回路垂直布置方式，也存在回路水平布置方式。③對(duì)于110kV、220kV混壓四回和220kV、500kV混壓四回線路，垂直布置方式時(shí)，高電壓兩回為上層回路I和II，低電壓兩回為下層回路III和IV；水平布置方式時(shí)，高電壓兩回為左側(cè)回路I和II，低電壓兩回為右側(cè)回路III和IV。④括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為同塔運(yùn)行線路條件受限時(shí)的不平衡絕緣配置。⑤對(duì)特高桿塔、絕緣子片數(shù)較多以及同塔六回線路，參照?qǐng)?zhí)行。

c)運(yùn)行線路安裝絕緣子并聯(lián)間隙應(yīng)對(duì)塔窗間隙進(jìn)行校核，需要先增加絕緣子以提高絕緣水平再安裝并聯(lián)間隙，同時(shí)應(yīng)對(duì)線路弧垂、交叉跨越距離、塔頭空氣間隙等進(jìn)行校核。

d)并聯(lián)間隙無論用于保護(hù)絕緣子，還是兼顧不平衡絕緣配置，應(yīng)在雷擊時(shí)可靠動(dòng)作，同時(shí)又不宜明顯降低線路耐雷水平，不應(yīng)造成所安裝線路雷擊跳閘率明顯提高。

e)并聯(lián)間隙主要用于110kV、220kV單回或多回一般線路；可靠性要求較高的重要線路或500kV線路應(yīng)慎重使用，如需使用應(yīng)先提高線路絕緣水平，然后再安裝并聯(lián)間隙，即保證安裝后線路雷擊跳閘率不提高。

f)并聯(lián)間隙雷電沖擊50%放電電壓和工頻放電電壓與線路絕緣水平相配合，以保證雷電過電壓先于絕緣子放電，而工頻及操作過電壓不放電。

2.3.2用于保護(hù)線路絕緣子

強(qiáng)雷區(qū)或部分多雷區(qū)線路，重要程度一般，雷擊跳閘較多、絕緣子頻繁受損，線路繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置性能和動(dòng)作可靠性較高，線路跳閘后對(duì)電網(wǎng)影響較小且運(yùn)維困難的山區(qū)線路，可在全線或易擊段、運(yùn)維特殊困難段安裝保護(hù)間隙，安裝回路或相別主要根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。

2.3.3用于同塔線路不平衡絕緣配置

a)110kV雙回線路。兩回各相增加2片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，兩回各相增加1片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙。

b)220kV雙回線路。兩回各相增加3片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，兩回各相增加2片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙。

c)500kV雙回線路。采用平衡高絕緣配置，正常情況下不宜小于31片絕緣子。不建議采用并聯(lián)間隙方式。

d)110kV同塔四回線路。四回各相增加2片絕緣子，并在上層一回各相安裝并聯(lián)間隙；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，四回各相增加1片絕緣子，并在上層一回各相安裝并聯(lián)間隙。

e)220kV同塔四回線路。四回各相增加3片絕緣子，并在上層一回各相安裝并聯(lián)間隙；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，四回各相增加2片絕緣子，并在上層一回各相安裝并聯(lián)間隙。

f)110kV、220kV同塔四回混壓線路。四回各相增加2片絕緣子，并在下層110kV一回安裝間隙；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，四回各相增加1片絕緣子，并在下層110kV一回安裝并聯(lián)間隙。

g)220kV、500kV同塔四回混壓線路。下層220kV兩回各相增加3片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙；運(yùn)行線路條件受限時(shí)，下層220kV兩回各相增加2片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙。

h)用于同塔線路不平衡絕緣配置的并聯(lián)間隙，按以上原則配置時(shí)，110kV線路間隙距離Z宜取絕緣子電弧距離Z0的80%，220kV線路間隙距離Z宜取絕緣子電弧距離Z0的85%。

i)同塔運(yùn)行線路塔窗間隙裕度嚴(yán)重不足的，可不增加絕緣子，直接采取絕緣子并聯(lián)間隙方式(其他原則同上)。間隙距離Z取值調(diào)整為：110kV線路Z宜取絕緣子電弧距離Z0的85%，220kV線路Z宜取絕緣子電弧距離Z0的90%。按照此原則，同塔線路單回雷擊跳閘率將略有增大。

2.3.4不平衡絕緣配置方案

基于并聯(lián)間隙的同塔多回線路不平衡絕緣配置方案見表2。

3不平衡絕緣差異化防雷措施的選擇

3.1新建線路

3.1.1基本原則

a)廣東地處南部沿海，氣候條件惡劣，雷電、灰霾、臺(tái)風(fēng)、冰凍等極端災(zāi)害天氣頻現(xiàn)，新建線路防雷設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧防污、防風(fēng)、防冰等要求，不能顧此失彼。

b)在相同條件下，同塔多回線路由于桿塔較高、重要程度較大，應(yīng)采取高于單回線路的防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

c)加強(qiáng)雷電定位系統(tǒng)在新建線路防雷設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，考慮在線路設(shè)計(jì)、桿塔定位階段將桿塔全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem，GPS)坐標(biāo)輸入雷電定位系統(tǒng)，以便統(tǒng)計(jì)分析新建線路走廊雷電活動(dòng)情況，明確易擊段。

3.1.2防雷措施選擇

a)新建線路應(yīng)區(qū)別重要線路和一般線路進(jìn)行差異化防雷設(shè)計(jì)，合理確定線路絕緣水平、絕緣子型式、地線保護(hù)角、桿塔接地電阻。重要線路防雷設(shè)計(jì)還應(yīng)進(jìn)行線路和桿塔的雷電反擊、繞擊跳閘率校核，使之滿足線路安全運(yùn)行要求。

b)根據(jù)電網(wǎng)雷區(qū)分布圖和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，新建線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避開局部強(qiáng)雷區(qū)、突出暴露地形和微氣象地形，在滿足交叉跨越、對(duì)地距離和塔窗尺寸條件下，盡量降低呼稱高度，優(yōu)化塔頭尺寸，以減小線路遭受雷擊概率。

c)新建同塔線路應(yīng)在設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)基礎(chǔ)防雷措施應(yīng)用，采取降低接地電阻、減小保護(hù)角、加強(qiáng)絕緣、加裝線路避雷器等措施提高反擊、繞擊耐雷水平，在此基礎(chǔ)上采取不平衡絕緣措施。

d)強(qiáng)雷區(qū)線路或多雷區(qū)重要線路，接地電阻或耐雷水平不滿足要求的少數(shù)桿塔，設(shè)計(jì)階段采取加裝線路避雷器設(shè)計(jì)。

e)強(qiáng)雷區(qū)或部分多雷區(qū)新建線路，處于運(yùn)維困難山區(qū)或其他巡檢、應(yīng)急搶修特殊困難區(qū)段，并且同區(qū)運(yùn)行線路雷擊跳閘較多、絕緣子受損頻繁的，可在設(shè)計(jì)階段采取絕緣子并聯(lián)間隙設(shè)計(jì)。

f)新建110kV、220kV同塔雙回及同壓四回線路，110kV、220kV同塔及220kV、500kV同塔混壓四回線路，原則上應(yīng)采取不平衡絕緣配置。500kV同塔雙回線路采取平衡高絕緣配置。

g)新建同塔線路，全線采用不平衡絕緣配置的優(yōu)先順序一般為：增加絕緣子片數(shù)→加裝絕緣子并聯(lián)間隙→加裝線路避雷器。三種措施的適用性為：增加絕緣子設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好；并聯(lián)間隙可保護(hù)絕緣子，但穩(wěn)定性稍差；避雷器防雷效果最好，但成本較高，存在運(yùn)維問題。

h)新建重要線路不平衡絕緣配置應(yīng)采取增加絕緣子片數(shù)措施，技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件允許的可采用線路避雷器，不宜采取絕緣子并聯(lián)間隙。

3.2運(yùn)行線路

3.2.1基本原則

a)運(yùn)行線路防雷改造應(yīng)區(qū)分重要線路和一般線路，雷擊高風(fēng)險(xiǎn)線路和低風(fēng)險(xiǎn)線路。重要線路由調(diào)度部門根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)確定，雷擊高風(fēng)險(xiǎn)線路由運(yùn)行部門根據(jù)防雷運(yùn)行情況確定。防雷改造應(yīng)提出具體防雷目標(biāo)和改造措施，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇最優(yōu)方案。

b)加強(qiáng)運(yùn)行線路雷電參數(shù)統(tǒng)計(jì)和防雷運(yùn)行分析，按照技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、突出重點(diǎn)、分步實(shí)施原則，提出防雷改造計(jì)劃，優(yōu)先對(duì)雷擊高風(fēng)險(xiǎn)線路和重要線路進(jìn)行改造。

c)重視運(yùn)行線路防雷改造后評(píng)估工作。每年雷雨季后對(duì)防雷改造項(xiàng)目具體成效進(jìn)行后評(píng)估，分析防雷改造效果，評(píng)價(jià)改造方案的有效性，并指導(dǎo)后續(xù)線路防雷工作，修正防雷改造方案和設(shè)計(jì)。

3.2.2防雷措施選擇

a)各供電局每年分析提出最近3～5年雷擊高風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行線路，公司各級(jí)調(diào)度部門每年分析提出電網(wǎng)重要線路，優(yōu)先將雷擊高風(fēng)險(xiǎn)線路特別是其中的重要線路列入年度防雷改造計(jì)劃。

b)運(yùn)行線路防雷改造首先應(yīng)明確易擊段和線路跳閘主要原因，以反擊為主的，重點(diǎn)采取降低接地電阻等措施；以繞擊為主的，重點(diǎn)采取減小保護(hù)角等措施；反擊和繞擊皆防的，采取加強(qiáng)絕緣、加裝線路避雷器等措施。

c)易擊段處于局部強(qiáng)雷區(qū)或突出暴露地形的，結(jié)合工程遷改、電纜化改造或其他特殊需求，考慮將易擊塔遷改或線路入地，減少線路遭受雷擊概率，改善易擊段的防雷運(yùn)行條件。

d)運(yùn)行線路全線或局部區(qū)段整體改造或遷建的，原則上應(yīng)按新建線路防雷標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。非整體改造的，應(yīng)根據(jù)線路原設(shè)計(jì)、運(yùn)行條件，因地制宜，在保證安全前提下采取適當(dāng)?shù)姆览状胧?/p>

e)運(yùn)行線路非整體改造，防反擊優(yōu)先采取降阻措施，防繞擊采取調(diào)整保護(hù)角措施。接地電阻和保護(hù)角無法改造到位的，視塔窗間隙裕度可全線加強(qiáng)絕緣，易擊段可加裝線路避雷器。

f)雷擊高風(fēng)險(xiǎn)一般線路，處于運(yùn)維困難山區(qū)或其他巡檢、應(yīng)急搶修困難區(qū)段，視塔窗間隙裕度大小，可全線或部分安裝絕緣子并聯(lián)間隙。

g)同塔線路中110kV、220kV同塔雙回及同壓四回線路，110kV、220kV同塔及220kV、500kV混壓四回線路，原則上具備改造條件的應(yīng)進(jìn)行不平衡絕緣改造，遵循輕重緩急原則，按計(jì)劃逐年實(shí)施；500kV同塔雙回線路，可視塔窗間隙裕度對(duì)雷擊高風(fēng)險(xiǎn)線路進(jìn)行平衡高絕緣改造。

h)同塔多回線路不平衡絕緣改造一般遵循全線整體改造原則，實(shí)施優(yōu)先順序一般為：增加絕緣子片數(shù)→加裝并聯(lián)間隙→加裝線路避雷器。

i)對(duì)運(yùn)行線路進(jìn)行加強(qiáng)絕緣或不平衡絕緣改造時(shí)，玻璃絕緣子可采取接地端增加絕緣子方式；復(fù)合絕緣子可采取接地端增加玻璃絕緣子，或更換較長(zhǎng)電弧距離復(fù)合絕緣子，或整體更換為玻璃絕緣子方式。

j)重要運(yùn)行線路不平衡絕緣改造應(yīng)采取增加絕緣子措施，技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí)可采用線路避雷器，不宜采取絕緣子并聯(lián)間隙。

4不平衡絕緣防雷技術(shù)應(yīng)用

4.1總體情況

廣東電網(wǎng)1999年開始試點(diǎn)不平衡絕緣防雷技術(shù)，2012年編寫同塔多回輸電線路防雷技術(shù)規(guī)范，并從2013年1月開始逐步對(duì)全網(wǎng)110kV、220kV同塔多回線路實(shí)施不平衡絕緣防雷技術(shù)改造，有效應(yīng)對(duì)同塔多回線路雷擊同跳導(dǎo)致的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

截至2015年，廣東電網(wǎng)已完成了50回220kV同塔線路、59回110kV同塔線路全線或局部區(qū)段不平衡絕緣防雷改造。109回線路改造前后雷擊跳閘次數(shù)比較如下：改造前3年雷擊跳閘總次數(shù)為293次，雷擊同跳126次，雷擊同跳比例為43.7%；實(shí)施改造后至今雷擊跳閘總次數(shù)為56次，雷擊同跳20次，雷擊同跳比例為35.7%。其中220kV同塔線路雷擊同跳比例由28.1%降至14.3%，110kV同塔線路雷擊同跳比例由53.6%降至42.9%。考慮到大部分雷擊同跳發(fā)生在未改造區(qū)段，因此可認(rèn)為改造措施防雷擊同跳效果顯著。

4.2典型案例

a)珠海供電局1999年對(duì)110kV大紅甲乙線、大北甲乙線、鳳官甲乙線等6條同塔線路增加2片絕緣子形成不平衡絕緣，改造前曾發(fā)生雷擊同跳18次，改造后2001—2006年未發(fā)生雷擊同跳。2006年末，鳳官甲乙線在“防污調(diào)爬”改造中恢復(fù)了平衡絕緣，此后幾年又發(fā)生了6次雷擊同跳。

b)韶關(guān)供電局同塔線路110kV翁鐵甲乙線2009—2010年雷擊同跳20次，2011年對(duì)110kV翁鐵乙線全線安裝避雷器形成不平衡絕緣，改造后未發(fā)生雷擊同跳現(xiàn)象。

c)東莞供電局對(duì)110kV信楊甲乙線等10回易遭雷擊同塔線路，選擇其中一回安裝絕緣子并聯(lián)間隙形成不平衡絕緣。安裝并聯(lián)間隙線路長(zhǎng)度44km、140基鐵塔，至今未發(fā)生雷擊同跳事件。

5結(jié)束語

同塔多回輸電線路雷擊同跳可能導(dǎo)致電網(wǎng)“N-2”事故，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)運(yùn)行安全。基于不平衡絕緣的差異化防雷技術(shù)可有效化解同塔多回線路防雷運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，建議在南方電網(wǎng)乃至我國(guó)多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)電網(wǎng)推廣應(yīng)用，避免雷擊造成電網(wǎng)重要輸電通道供電中斷。

本文提出的三種典型不平衡絕緣配置方式各有適應(yīng)性，宜根據(jù)線路設(shè)計(jì)、運(yùn)行條件適當(dāng)選用；多雷區(qū)同塔線路采用不平衡絕緣技術(shù)，宜將多回線路雷擊同跳比例控制在10%以內(nèi)，同時(shí)應(yīng)盡量不增加單回雷擊跳閘率，并繼續(xù)重視降阻、加強(qiáng)絕緣、減小保護(hù)角等基礎(chǔ)措施的防雷作用。

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Differentiated Lightning Protection Technology and Its Application Based onUnbalancedInsulationforMulti-circuitPowerTransmissionLinesontheSameTower

PENG Xiangyang1, WANG Rui1, ZHOU Huamin2, MAO Xianyin1

(1.ElectricPowerResearchInstituteofGuangdongPowerGridCo.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510080,China; 2.GuangdongPowerGridCo.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510060,China)

Abstract：OnthebasisofanalyzingrunningdataoflightningprotectionofpowertransmissionlinesonthesametowerinGuangdongpowergrid,thispaperpresentstechnicalroutesforlightningprotectionanddifferentiatedlightningprotectionstrategy.Itintroducesthreekindsoftypicalunbalancedinsulationconfigurationschemesincludingincreasinginsulatornumbers,installinglinearrestorsandinstallingparallelgapsofinsulators.ItmakesclearselectionprinciplesforunbalancedinsulationdifferentiatedlightningprotectionmeasuresandintroducesapplicationandeffectsofunbalancedinsulationlightningprotectiontechnologyinGuangdongpowergrid.Operationalexperiencesindicatethatthisdifferentiatedlightningprotectiontechnologybasedonunbalanceinsulationisabletoeffectivelysolvetheproblemoflightningtrippingofpowertransmissionlinesonthesametoweratthesametime.Itissuggestedtopopularizeandapplythistechnologyinmulti-circuittransmissionlinesonthesametowerinCSGandotherareaswithmoreandstronglightningactivities.

Keywords：multi-circuittransmissionlinesonthesametower;lightningtrippingatthesametime;unbalancedinsulation;differentiatedlightningprotection;linearrestor;parallelgapofinsulators

收稿日期：2016-01-27修回日期：2016-03-11

doi:10.3969/j.issn.1007-290X.2016.06.020

中圖分類號(hào)：TM866

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-290X(2016)06-0109-08

作者簡(jiǎn)介：

彭向陽(1971)，男，湖北黃岡人。教授級(jí)高級(jí)工程師，工學(xué)碩士，主要從事輸電線路及高電壓技術(shù)研究工作。

王銳(1988)，男，湖北潛江人。工程師，工學(xué)碩士，從事輸電線路運(yùn)行及高電壓試驗(yàn)研究工作。

周華敏(1965)，男，江西都昌人。高級(jí)工程師，工學(xué)學(xué)士，從事輸電線路及電網(wǎng)運(yùn)行管理工作。

(編輯彭艷)