山東地區(qū)500kV輸電線路防雷技術應用研究

楊沛　李永明　宋曉萱

摘要：本文通過收集、總結山東地區(qū)500kV輸電線路資料，分析其防雷現(xiàn)狀，并以某典型地區(qū)500kV輸電線路為研究對象，分析地區(qū)雷電活動和線路運行狀況，找出輸電線路故障段的危險因素，通過對該地區(qū)差異化防雷措施的研究和分析，提高線路整體的防雷水平，對山東地區(qū)500kV輸電線路差異化防雷技術進行了研究與應用分析。

關鍵詞：輸電線路;雷擊跳閘率;差異化防雷;防雷措施

引言

山東大部分的輸電線路環(huán)境復雜，輸電線路走廊跨越的地形條件比較多，還要面對多變的氣候如嚴寒酷暑、風吹日曬、表面污閃、頻繁遭受雷擊等惡劣的自然環(huán)境，這些都會嚴重影響到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。據(jù)統(tǒng)計，近幾年隨著氣候條件的不斷變化，雷電活動越來越頻繁，尤其在一些山區(qū)，海拔高度高，地勢陡峭，不僅磁場分布不均勻，曲率也很大，因此特別容易引雷。因此，由于雷電活動引起的輸電線路故障也越來越多，在所有故障中占有的分量也越來越重。

1、 山東地區(qū)500kV輸電線路雷害故障情況研究分析

2011年到2015年，山東省電力公司管轄500kV線路雷擊跳閘率分別為0.152、0.054、0.107、0.018和0次/百公里·年，管轄220kV線路雷擊跳閘率分別為0.082、0.128、0.148、0.055和0.122次/百公里·年。500kV線路雷擊跳閘率最高的是2011年，為0.152次/百公里·年;220kV線路雷擊跳閘率最高的是2013年，為0.148次/百公里·年。架空輸電線路運行規(guī)范規(guī)定：220kV線路的雷擊跳閘率小于0.315次/百公里·年;500kV線路的雷擊跳閘率小于0.14次/百公里·年（歸算到40個雷暴日，對應地閃密度2.78次/平方公里·年）。除了2011年500kV線路雷擊跳閘率超出運行規(guī)范所規(guī)定指標，其它年份220kV以上電壓等級線路的雷擊跳閘率都沒有超出運行規(guī)范所規(guī)定指標。

2015年，雷擊共造成220kV及以上輸電線路跳閘26次，雷擊跳閘率為0.096次/百公里·年，雷擊故障重合成功百分比為85%;2014年，雷擊共造成220kV及以上輸電線路跳閘12次，雷擊跳閘率為0.046次/百公里·年，雷擊故障重合成功百分比為83%;2013年，雷擊共造成220kV及以上輸電線路跳閘34次，雷擊跳閘率為0.138次/百公里·年，雷擊故障重合成功百分比為84%; 2012年雷擊造成跳閘26次，雷擊跳閘率為0.110次/百公里·年，雷擊故障重合成功百分比為92%;2011年雷擊造成跳閘22次，雷擊跳閘率為 0.099次/百公里·年，雷擊故障重合成功百分比為86%。

（1）線路分布情況

500kV個別線路存在重復跳閘情況：益川Ⅰ線2011年到2013年每年跳閘1次，故障桿塔號分別為#177、#113、#171;鄒川線2011年跳閘1次，故障桿塔為#299，2013年跳閘2次，故障桿塔分別為#178和#397;濟長Ⅱ線2011年、2013年各跳閘1次，故障桿塔為#3和#170。由于雷電的隨機性，選取防雷措施除需要考慮地閃密度、桿塔結構等因素外，還必須結合3年以上運行經(jīng)驗，對首次發(fā)生雷擊跳閘或雷擊故障點距離較遠的線路應加強巡視，同時必須做好降阻工作。

（2）時間分布情況

從時間分布上看，雷擊跳閘主要集中在6到8月。2015年6到8月雷擊故障占全年的68%，2014年6到8月雷擊故障占全年的100%，2013年6到8月的雷擊故障占全年雷擊故障的91%，2011年和2012年分別為82%和96%。但由于近幾年整體氣候異常，4、9、10、11月份也有雷擊故障發(fā)生，雷電活動的不確定性增強。

（3）區(qū)域分布情況

按照故障桿塔所處的地域（地級市）進行分類，2011年到2015年，濟南和淄博雷擊跳閘次數(shù)最多，分別是24和19次。

（4）重合閘情況

500kV線路雷擊跳閘除2011年有1次重合未成功外，其余年度都100%重合成功;2011年到2015年，220kV 線路重合成功86%、91%、85%、82%和85%。雷擊故障整體重合情況較好。

（5）輸電線路故障停運情況

500kV線路，2011年雷擊停運率為0.019次/百公里·年，2012年和2015年都為0。220kV線路，2011年到2015年雷擊停運率分別為0.012、0.011、0.021、0.010和0.019次/百公里·年，詳見表6。重合不成的線路都強送成功。

2、山東地區(qū)500kV輸電線路防雷方案應用研究

2.1 500kV濟長Ⅱ線線路及雷擊事故情況

500kV濟長Ⅱ線起于500kV濟南站，終于500kV長清站，途徑濟南歷城區(qū)和長清區(qū)，線路70%線路位于濟南南部山區(qū)，地形較為復雜。

自2004年起，500kV濟長Ⅱ線因雷擊共跳閘5次，主要以繞擊為主，出#5塔位于平原外，其余均位于山區(qū)段，發(fā)生雷擊頻次較大，綜合考慮濟長Ⅱ線線路雷擊故障情況和整體環(huán)境條件，2014年，根據(jù)差異化防雷原則，對500kV濟長Ⅱ線開展了差異化防雷改造。

2.2 500kV濟長Ⅱ線差異化防雷技術應用

500kV濟長Ⅱ線雷電活動特征研究及線路雷擊閃絡風險評估報告（國網(wǎng)電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司編制）以輸電線路差異化防雷技術為指導，綜合線路走廊的雷電活動情況、地形地貌情況、線路結構情況等特征考慮線路的防雷特性，制定線路綜合防雷措施改造方案。根據(jù)2011年500kV濟長Ⅱ線接地維修情況及接地電阻最新測量情況對改造方案進行細化分解，提出以下具體實施措施：

運行經(jīng)驗表明濟長Ⅱ線已經(jīng)發(fā)生的五次雷擊跳閘故障為繞擊故障，而雷擊閃絡風險評估結果表明濟長Ⅱ線的繞擊閃絡風險大于反擊閃絡風險，因此，防雷改造措施主要目標為降低線路繞擊跳閘率。通過500kV濟長Ⅱ線雷電活動特征研究及線路雷擊閃絡風險評估中防雷措施分析，根據(jù)運行經(jīng)驗并結合各種防雷措施的優(yōu)缺點和適用范圍以及線路的具體運行情況，對濟長Ⅱ線的防雷改造主要采用降低鐵塔接地電阻、安裝線路避雷器和安裝可控放電避雷針三種措施進行防雷改造。

2.3安裝后的線路附近落雷情況及線路運行情況

自2014年停電檢修將全部防雷措施落實后，2015年至2017年，500kV濟長Ⅱ線（自2014年，500kV濟長Ⅱ線開斷為龍濟Ⅱ線和長龍Ⅱ線）僅于2017年6月19日發(fā)生過一起因雷電繞擊造成的故障跳閘，所采取的防雷措施效果良好。

3、結束語

本文研究了山東地區(qū)輸電線路防雷現(xiàn)狀及防雷技術，根據(jù)500kV輸電線路現(xiàn)狀分析，提出差異化防雷技術方案，并針對山東地區(qū)輸電線路防雷技術，挑選500kV濟長Ⅱ線代表線路進行了現(xiàn)狀分析，通過調查研究，對典型線路狀況進行了描述，總結該線路防雷方面存在問題，提出了接地裝置維修、加裝側向避雷針和加裝避雷器等三個方面開展了有針對性的差異化防雷的措施，并在3年的運行時間內起到了良好的效果。

參考文獻

[1]敬海兵.特高壓交流輸電線路防雷問題研究[D].成都：西華大學，2012.

[2]淺談輸電線路的防雷保護[J]. 中國電力教育，2011，03：113-114.

[3]肖成剛. 高壓電力電纜—架空混聯(lián)線路接地保護方案探討[D].上海：上海交通大學， 2007.

[4]DL/T596-1996 電力設備預防性試驗規(guī)程. 北京：中國電力出版社，1997.