摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平得到提高，“電”已經(jīng)成為人們的生活“必需品”，人們的生產(chǎn)生活已經(jīng)離不開電力，我國電力發(fā)展時間較晚，并且輸電線路處于自然環(huán)境中，受天氣影響較大，我國幅員遼闊，國土面積達(dá)960萬平方千米，橫跨東西緯度較大。因此，自然環(huán)境變化較大，一些輸電線路長期處于惡劣天氣中，例如：暴雨、雪、狂風(fēng)、雷電等。其中雷電是造成輸電線路跳閘的最主要原因，雷擊會導(dǎo)致絕緣子因串閃絡(luò)而造成跳閘，文章下述內(nèi)容主要針對一個500kV同塔雙回輸電線路由于雷擊造成跳閘進(jìn)行分析，通過繞擊和反擊電磁暫態(tài)模型，通過實(shí)驗(yàn)，記錄繞擊和反擊狀態(tài)下的電壓波的反應(yīng)，以此找出由于雷擊造成輸電線短路的主要原因，并提出科學(xué)的解決方案，為我國的電力安全運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：同塔雙回;輸電線路;累計(jì)跳閘;解決措施;雷擊反應(yīng);繞擊;反擊;方案;空氣間隙擊穿

從近年來對輸電線路運(yùn)行情況的調(diào)查可知，國內(nèi)外架空輸電線路跳閘的主要原因是雷擊，由于雷擊，多地線路短暫癱瘓，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，增加了人力、物力的輸出，雷擊已經(jīng)造成我國電力的安全運(yùn)行.威脅著我國電網(wǎng)安全運(yùn)行。

在架空輸電線路出現(xiàn)跳閘時，相關(guān)工作人員要首先確定故障保修的信息，并且與當(dāng)?shù)氐膶?shí)際天氣情況相結(jié)合，對其進(jìn)行初步判斷故障類型和故障點(diǎn)，并且，工作人員到達(dá)現(xiàn)場后，應(yīng)巡視周圍，找出存在的不安全因素，并且通過觀察，再次確定故障類型，并且對故障進(jìn)行分析[1]。一般由于雷擊造成架空輸電線跳閘是因?yàn)槔讚魰?dǎo)致絕緣子串閃絡(luò)，或者耐張串跳線閃絡(luò)，我國一些專家學(xué)者致力于研究典型架空輸電線路雷擊跳閘的研究。

而對于雷擊引起的檔中導(dǎo)、地線空氣間隙擊穿的故障比較少見，相關(guān)專家學(xué)者對這方面的研究也甚微，從目前而言，沒有相關(guān)文獻(xiàn)記載，文章下述內(nèi)容就雷擊引起500kV同塔雙回輸電線路檔中導(dǎo)、地線空氣間隙擊穿故障進(jìn)行研究[2]。通過仿真自然環(huán)境下的雷擊，記錄繞擊和反擊的電壓波情況，以確認(rèn)雷擊造成跳閘的主要原因，并且提出科學(xué)的解決和防范措施。

一、簡述線路故障情況

（一）筒述故障發(fā)生的時間、地形

我國2016年8月22日凌晨2點(diǎn)32分，記載某地區(qū)500kV同塔雙回線路II線上相發(fā)生跳閘現(xiàn)象，重合閘成功。在故障發(fā)生區(qū)域，平均海拔在84到85米，其主要地形以農(nóng)田為主，4xLGJ-400/50是此線路導(dǎo)線型號。OPGW2-141/24是左OPGW型號，而右地線型號為GJ-80。

（二）雷電定位系統(tǒng)查詢情況

經(jīng)過對當(dāng)?shù)毓收细浇M(jìn)行雷電定位系統(tǒng)查詢，在故障發(fā)生的前后5分鐘的時間里，以故障點(diǎn)為中心，方圓5千米內(nèi)，一共出現(xiàn)雷擊的次數(shù)高達(dá)33次，并且雷擊活動主要集中在26到50號。

二、簡述對于雷擊的巡視情況

在無人機(jī)進(jìn)行故障巡查時，發(fā)現(xiàn)在37號左上相小號側(cè)的第一個間隔棒往小號大約15米的2號和3號子導(dǎo)線以及其垂直上方架空地線都出現(xiàn)明顯的閃絡(luò)痕跡，圖1是架空地線的閃絡(luò)痕跡。

圖2，則是無人機(jī)在巡視故障時發(fā)現(xiàn)的2、3號子導(dǎo)線出現(xiàn)閃絡(luò)的圖片。

根據(jù)故障發(fā)生的地形來看，屬于平原地區(qū)，故障發(fā)生時，風(fēng)力較小，并且經(jīng)過詳細(xì)排查可知，故障周圍未發(fā)現(xiàn)異物，并且在重合閘時成功，這也就直接排除由于外力、異物、狂風(fēng)等多個情況導(dǎo)致線路跳閘的原因。通過對雷擊定位系統(tǒng)排查時發(fā)現(xiàn)，在凌晨2點(diǎn)32分11 87秒是出現(xiàn)一個電流為負(fù)299.4kA的雷電記錄，并且這個雷電就發(fā)生在37號附近，并且基本與故障發(fā)生點(diǎn)的時間、位置、測距信息吻合。相關(guān)人員在對現(xiàn)場出現(xiàn)閃絡(luò)痕跡的位置進(jìn)行檢測，并且結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和雷擊定位，基本確定此處就是雷擊造成的故障點(diǎn)。在現(xiàn)場檢測可知，故障點(diǎn)37號桿塔接地形式是GD-2，并且檢測37號桿塔的電阻為：2.7歐姆，架空地線保護(hù)角為-25度。

三、故障原因的具體分析

我國還未有文獻(xiàn)詳細(xì)記載由于導(dǎo)、地線空氣間隙直接擊穿在運(yùn)行中較為罕見，為了加強(qiáng)對其研究，由雷擊造成的架空輸電線跳閘，文章通過仿真模擬，主要是利用ATP-EMPTP對同塔雙回線進(jìn)行仿真模擬建模，模仿當(dāng)時發(fā)生時的自然環(huán)境和雷擊。在對線路進(jìn)行模擬時，其取值必須模擬真實(shí)數(shù)據(jù)，例如：導(dǎo)線的分裂數(shù)、幾何參數(shù)、電阻率等，并且將各個桿塔的數(shù)據(jù)和接地電阻進(jìn)行確認(rèn)，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

（一）對架空輸電線路進(jìn)行建模

在雷電中，產(chǎn)生的電流最高可達(dá)數(shù)百，lOkHz-1 MHz是雷電的基本頻率范圍。線路的電氣參數(shù)和工頻下的電氣參數(shù)在雷擊后，受到雷電波的沖擊，就會造成巨大的沖擊，進(jìn)而發(fā)生變化，導(dǎo)電本身以及雜散電容等變化都會非常的顯著，文章下述試驗(yàn)通過使用JMarti線路進(jìn)行架空輸電線線路的模型[3]。在建模之前，必須對實(shí)際線路結(jié)構(gòu)的參數(shù)的獲取，以調(diào)整建模中的頻率，按照實(shí)際值對檔距進(jìn)行設(shè)置。

（二）建設(shè)輸電桿塔模型

多波阻抗模型是建設(shè)輸電桿塔的主要材料，在計(jì)算波阻抗時，應(yīng)將垂直導(dǎo)體分割為多段，分別計(jì)算。此次仿真要對閃絡(luò)點(diǎn)兩側(cè)各三基塔進(jìn)行建模，建模包含有：一基耐張塔、五基直線塔、桿塔多波阻抗等[4]。

（三）對絕緣子閃絡(luò)進(jìn)行建模

在對絕緣子閃絡(luò)判據(jù)時，可以優(yōu)先使用先導(dǎo)法。在雷電的沖擊下，絕緣子承受著巨大的雷擊電流，在雷電流發(fā)展時，絕緣子跟著迅速上升，若先導(dǎo)起始電場強(qiáng)度被高壓側(cè)電場“追到”，那么就會迅速產(chǎn)生先導(dǎo)，并且發(fā)展速度極快，發(fā)展速度跟隨絕緣子兩端電壓和先導(dǎo)頭部對低壓側(cè)空氣間隙長度進(jìn)行變化，直到空氣間隙被雷擊擊穿為止。

（四）對接地電阻進(jìn)行建模

當(dāng)雷擊產(chǎn)生，雷電流流入接地電阻時，此時，接地體以電阻的形式呈現(xiàn)，當(dāng)雷電流經(jīng)過，接地體的沖擊抗阻就會明顯受到波及，并且以較強(qiáng)的非線性特征呈現(xiàn)出來。

四、對仿真結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和分析

在雷電監(jiān)測中，當(dāng)雷電流幅值在200kV之上，其實(shí)已經(jīng)超過繞擊電流的最大值，由于現(xiàn)場環(huán)境較為復(fù)雜，經(jīng)過多方考慮，作者通過對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)靜進(jìn)行模擬，在模擬雷電中，繞擊點(diǎn)距離II線的37號桿塔小號側(cè)第一個間隔棒往小號大約15厘米的地方。

在上相被雷電繞擊時，在雷擊點(diǎn)處，架空線與上相之間的空氣間隙大約為6 4米。絕緣子的干弧距離是4.8米，由此可知，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大約絕緣子的干弧距離，所以，空氣間隙沒有被擊穿。在對雷擊點(diǎn)進(jìn)行排查時發(fā)現(xiàn)，雷擊點(diǎn)距離37號桿只有30米的距離，并且雷擊點(diǎn)左右兩邊的桿塔在結(jié)構(gòu)上，基本一致，在遭受雷擊時，兩側(cè)受到電壓波基本上相同，這就會造成36號、37號絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)。由于33、34號距離雷擊點(diǎn)較遠(yuǎn)，雷電波衰減，受到的波及較少，沒有造成絕緣子閃絡(luò)。

導(dǎo)線是過電壓波的必經(jīng)之路，只有經(jīng)過導(dǎo)線，才能向兩端發(fā)散，過電壓波經(jīng)過兩端的桿塔、導(dǎo)線就會出現(xiàn)折射的情況，那么在雷擊點(diǎn)，導(dǎo)線就會出現(xiàn)電壓波形整體呈現(xiàn)抖動以及出現(xiàn)相應(yīng)波峰和波谷等特征。

五、改進(jìn)措施

首先，降低輸電線路繞擊造成跳閘的最簡單直接的方法就是減小架空地線保護(hù)角。部分同塔雙回線路上相導(dǎo)線距離比較近，與此同時升高架空地線支架。

其次，在線路中增加避雷器，能夠減少雷擊的次數(shù)，避免雷擊造成的安全事故，并且要對重要通道和路線進(jìn)行避雷評估，根據(jù)評估結(jié)果，實(shí)行有效的避雷措施，降低由于雷擊造成的雷擊跳閘率。

最后，提升絕緣子配置，增加絕緣子片數(shù)，提高絕緣子的絕緣水平，避免造成由于漏電造成不必要的人員傷亡。

六、總結(jié)

綜上所述，由上述內(nèi)容的分析，提出500kV同塔雙回輸電線路導(dǎo)、地線空氣間隙擊穿故障的解決措施，提升我國用電的安全性，避免安全事故的發(fā)生，為我國電力企業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]朱迪鋒，黃建峰，張湘紅，等500kV線路架空地線斷落原因分析及快速修復(fù)方法[J]內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2018（2）47-49.

[3]樊興新.一種500kV輸電線路架空地線融冰接地故障定位的方法[J].機(jī)電信息，2017（36）：35-35

[4]易建行.500kV輸電線路運(yùn)行中的常見故障及檢修方法研究[J].通訊世界，2019（3）146-147.

作者簡介：李三（1987-），男，漢族，湖北咸寧人，工程師，本科，研究方向電力企業(yè)輸電線路方向。