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，對輸電線路的安全穩(wěn)定運行造成了很大的威脅，必須認真分析故障發(fā)生及增多的原因，并研究切實可行的對策來加以治理。

1 輸電線路雷擊跳閘及落雷情況

1.1 雷擊跳閘情況

統(tǒng)計超高壓公司運維線路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。

a）2008-2010年，公司共有14條線路發(fā)生雷擊跳閘18次。

b）雷擊跳閘次數呈波動趨勢，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。

表1 運維線路歷年跳閘情況統(tǒng)計（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

依據雷電定位系統(tǒng)落雷數據，對各條輸電線路的落雷情況進行了統(tǒng)計（注：統(tǒng)計范圍為輸電線路平行一公里走廊內的落雷），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)的年平均雷暴日數不足40d/a，屬于少雷區(qū)，但部分地區(qū)年平均雷暴日數超過了60 d/a，屬于雷電活動特別頻繁區(qū)。根據統(tǒng)計結果，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條件，也發(fā)生了雷擊跳閘，如地處中條山地區(qū)的風運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特點。

a）雷擊跳閘相對集中。2008-2010年，線路雷擊跳閘發(fā)生在4-9月，但集中于6-8月，約占當年雷擊跳閘總數的3/4，這與該時期雷電活動比較強烈有關。根據雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)的統(tǒng)計分析，全省6-8月雷電數占全年雷電總數的85%以上。

根據統(tǒng)計，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這一時間段，可以看出這一時間段時雷電的多發(fā)時間，這和山西省降雨的時間規(guī)律有關。

b）重合成功率高，對電網影響小。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掉，對電網影響比較小。

c）500 kV線路雷擊跳閘以繞擊居多。對500 kV線路雷擊跳閘進行統(tǒng)計分析，發(fā)現500 kV線路雷擊跳閘幾乎都是由于繞擊引起的。根據統(tǒng)計，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）一般導線水平排列線路的兩邊相、導線三角排列的上線、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，在檔距和弧垂相對較大時，因邊線暴露角較大，雷擊有可能擊中檔中導線造成線路跳閘（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，數據見表3。

表3 輸電線路發(fā)生雷擊跳閘塔型

酒杯塔地線對導線的保護角一般都在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，由于保護角相對較大，是雷擊多發(fā)位置；緊湊型直線塔雖然都為負保護角，但仍應注意線路的防雷，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；緊湊型輸電線路耐張塔外角側跳線暴露角較大，容易發(fā)生雷擊。

f）發(fā)生的18次跳閘中，只有兩次為負保護角，說明負保護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能有效地防止繞擊的發(fā)生，同時加裝防繞擊裝置并不能杜絕繞擊的發(fā)生。

h）根據雷擊發(fā)生后的故障測距信息，在判斷雷擊地點時，行波測距要比保護測距數據更加準確。

3 雷擊的判斷和應急處置

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，重合復掉。

c）根據測距信息，查詢雷電定位系統(tǒng)，測距點附近有雷電活動。

d）查詢當地天氣情況或護線員，確認當時為雷雨天氣或能聽到打雷聲。

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

3.1 雷擊故障應急處置

線路故障初步確定為雷擊后，應立即啟動應急預案，組織登塔檢查，如現場仍為雷雨天氣，則先進行線下排查。查線區(qū)段的確定應根據故障測距的數據結合雷電定位系統(tǒng)中的落雷區(qū)進行明確，故障測距優(yōu)先參考行波測距數據。

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

重點排查位于特殊區(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，也是不現實、不科學的。但雷電活動具有統(tǒng)計規(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。

4.1 增加絕緣配置

對于大跨越高桿塔（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度，應定期進行絕緣子零值檢測；對于復合絕緣子，應適當加長10%～15%，運行復合絕緣子可通過在接地側加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。接地降阻劑對接地體能產生嚴重的腐蝕，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

對于同塔雙回線因國內一般采用不平衡絕緣技術（其中一回比正常絕緣的另一回線路增加部分絕緣），避免雙回線同時跳閘，減小跳閘對系統(tǒng)的沖擊。

4.4 大檔距線路減小導地線弧垂

隨著導地線弧垂的增加線路耐雷水平逐漸降低。因此，對大檔距線段，還要充分認識到導地線弧垂的影響。

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角、降低桿塔高度、加裝桿塔側針或柔性防繞擊側針。

4.5.1 減小保護角

山區(qū)線路應采用較小的保護角，甚至負保護角。500 kV線路及重要電源線應架設雙避雷線，防雷保護角應不大于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 加裝桿塔側針和子地線及柔性防繞擊針

對于運行中的線路多采取加裝塔側針、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針線夾出口處斷線，造成導地線短路，故防繞擊針在使用時要慎重，加裝柔性連接，并經過專業(yè)部門認定。

4.5.4 安裝線路避雷器

線路型避雷器作為防雷新技術已經在國內開始應用，取得了比較好的防雷效果。但線路型避雷器價格比較高，需進行技術、經濟比較，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。

在設計階段，易發(fā)生雷擊的區(qū)段應盡量采用負保護角的桿塔，可以大幅降低雷擊的可能性，并適當減小桿塔高度、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，要根據情況適當增加檢測頻次，尤其是緊湊型輸電線路要預防反擊的發(fā)生。

防止繞擊的主要措施是加裝各類輔助裝置。

a）加裝防繞擊側針要注意安全性，采用柔性連接的側針，并經過專業(yè)部門認定。

b）對于同塔雙回線路，應采用桿塔側針或防繞擊側針，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針。

d）選擇避雷器作為防雷手段時，要著重考慮其經濟性，并定期跟蹤其動作次數，對避雷器的防雷效果進行評估。

［1］ 郭謖.雷電定位系統(tǒng)在輸電線路雷擊故障點巡查中的應用及分析［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，2011，34（1）:61-64.