宁波电网雷击跳闸影响及调控应对策略研究

龚向阳，袁士超，虞殷树，贺 旭

（国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315010）

宁波电网雷击跳闸影响及调控应对策略研究

龚向阳，袁士超，虞殷树，贺 旭

（国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315010）

介绍了宁波电网的雷害现状，分析了雷击对宁波电网网架结构的严重影响，从全新的防雷视角，提出了基于现有网架结构的防雷思路，讨论了雷前雷后相结合的防雷调控应对策略，其中包括绘制雷害风险分布图、合理安排运行方式，关注同杆线路雷击故障，控制同杆线路比例等五项防雷策略，为宁波电网防雷工作的开展指明了新方向，也为传统的电网防雷提供了新思路。

防雷；雷击跳闸；网架结构

0 引言

宁波是雷害比较严重的地区，仅2014年就发生地闪98 789次，雷灾120余起，作为多雷地区，雷击是导致宁波电网设备故障跳闸的最主要原因，对电网的安全稳定运行造成了很大影响。

以往防雷主要针对输电线路防雷展开[1-2]，该思路固然是从源头上减少雷电对电网造成的影响，但面对短时期或一定时间内无法提升线路防雷能力的情况，如何在现有的网架结构基础上，最大程度地减少雷电对电网的影响，成为了一个值得研究的新领域。

本文以宁波电网为研究对象，从电网网架结构角度出发，在现有线路防雷能力基础上，分析了不同线路遭雷击跳闸后对电网运行产生的不同影响，并提出了有效的调控应对措施。

1 宁波电网雷害现状

随着电网建设的高速发展，宁波供电公司管辖的110 kV及以上输电线路总长已由2010年底的5 723.8 km增加到了2014年底的6 812.3 km，并以每年200 km左右的速度快速增长。宁波电网2010—2014年事故跳闸统计数据显示：近5年宁波电网110 kV及以上线路累计跳闸520条次，除去用户维保和托管线路，公司110 kV及以上输电线路共计跳闸426条次，其中227条次为雷击造成，占线路跳闸总数的53.3%。

近2年由于台风、冰灾等极端天气引起的跳闸次数较多，为了能更清晰地分析、比较雷击跳闸比例，现剔除掉台风、冰灾引起的跳闸，得到2010—2014年110 kV及以上输电线路故障统计数量，如表1所示。可以看出，剔除自然灾害因素，各年事故跳闸中，雷电造成的线路跳闸比例均大于50%，说明雷击是导致宁波电网设备故障跳闸的最主要原因。

表1 110 kV及以上输电线路故障统计（2010—2014）

2 雷击对宁波电网网架结构的影响

雷击具有随机性，一定区域内的线路均可能受到雷击。雷击对电网造成最主要、最直接的影响是输电线路的雷击跳闸。不同线路遭雷击跳闸后对电网运行产生的影响也不尽相同，本文从对电网影响较大的雷害入手，将雷击对系统的影响分为两类。

2.1 正常运行方式下，不同电压等级同杆双回线路遭雷击跳闸后对电网的影响

宁波电网的输电线路主要有500 kV，220 kV和110 kV 3个电压等级，3个电压等级的同杆双回线路情况各不相同，因而同跳造成的影响也不尽相同。

宁波电网共有24回500 kV线路同杆，占500 kV线路总条数（27条）的88.8%。由于电压等级最高，同杆双跳造成的影响非常严重。乌宁5425/乌海5426双线故障，将造成500 kV乌沙山电厂全停；胜苍5801/胜岩5802双线故障，将造成胜龙电厂500 kV全停；强宁5423/强海5424双线故障，将造成强蛟电厂500 kV全停。

相比而言，宁波电网共110回220 kV线路（55个同杆回路）同杆，占220 kV线路总条数（151条）的72.8%，其中104回为全线同杆。220 kV线路电压等级较高，同杆双跳造成的后果也相当严重。55个同杆双回线路中，若有17个同杆回路双线故障，将造成1座220 kV公用变电站全停，导致大面积停电；若有5个同杆回路双线故障，将造成1座220 kV用户变电站（简称用户变）全停或与系统解列。

此外，宁波电网共121个110 kV同杆双回路，同杆比例在50%以上，其中有98个同杆回路为全线同杆。121个同杆双回路中，有93个同杆双回路双线故障，将造成1座及以上110 kV公用变电站或用户变全停。

可见，在宁波地区的输电线路中，电压等级越高，同杆双回的概率越大，雷击造成的后果也越严重。

2.2 计划检修等特殊运行方式下，线路遭雷击跳闸后对电网的影响

计划检修等特殊运行方式下，电网较正常运行方式更为薄弱，此时雷击造成的影响也更为严重。特殊方式下，线路遭雷击跳闸后对电网的影响可分为3种情况：

（1）雷击联络线跳闸，导致局部电网小系统运行，甚至失稳。

宁波电网已形成2个220 kV完全独立的分区，每个独立分区的各个非终端220 kV变电站之间，均通过联络线互连。正常电网运行方式下，雷击联络线导致线路跳闸的后果仅仅是潮流的转移，并未产生严重后果，但在特殊运行方式下，雷击联络线跳闸可能会导致局部电网小系统运行，甚至失稳，后果非常严重。

（2）雷击线路跳闸，导致潮流断面中运行设备过载。

在正常电网运行方式下，电网满足N-1的要求，即电网中任何一个元件故障或缺失，会造成短时的部分设备过载，但并不影响电网的正常运行。而在事故或计划检修情况下，雷击线路跳闸导致潮流断面中运行设备过载的问题较为严重。

（3）雷击跳闸导致终端变电站（简称终端变）、牵引站、特殊方式下的非终端变停电。

宁波地区共有11个220 kV公用终端变、3个220 kV用户终端变。非正常方式下，原来的非终端变可能根据计划检修或临时方式调整成为暂时的终端变，此时雷击跳闸等异常情况，会导致较严重的后果。

3 减少雷击对网架结构影响的策略

减少雷击对网架结构影响的对策，可以理解为雷击跳闸前后的手段，即不从如何减少雷击线路的概率入手，而是在客观雷击情况和条件下，考虑如何处理好雷击前后的运行方式，通过调整运行方式最大限度地避免雷击对网架结构的负面影响。以此为出发点，减少雷击对网架结构影响可从以下五方面展开。

3.1 绘制雷害风险分布图，合理安排运行方式

掌握雷害分布对于电网运行方式的安排非常重要，根据宁波地区的实际情况积极绘制雷害风险分布图，可为宁波地区输电线路防雷技术管理水平的提升提供可靠依据。同时，国家电网公司也出台了《关于印发架空输电线路差异化防雷工作指导意见的通知》，对雷电监测及雷害统计分析、雷区分布图绘制等工作提出相关建议，为进一步规范架空输电线路差异化防雷工作，提高输电线路防雷技术管理水平提供了政策导向。

基于雷害风险图，调控中心考虑在不同区域不同雷害的情况下，对《宁波电网主系统变电站雷季运行方式》进行更一步精细化编制，并在雷季据此合理安排运行方式。

表2 220 kV同杆线路N-2故障引起的事故等级统计

3.2 关注同杆线路雷击故障，控制同杆线路比例

宁波电网同杆线路同时故障引起的事故后果比较严重，而宁波电网110 kV及以上线路同杆双回（或多回）架设比例偏高，同杆双回线路同时故障的情况需要重点关注。同杆双回线路同时故障的问题，本质上是线路N-2故障下电网的安全性问题。考虑到500 kV线路防雷标准较高，雷害的影响相对较小；相对而言，220 kV线路较110 kV线路更重要，且同杆双回占比更高，因此，首先从220 kV线路着手开展N-2故障分析。

宁波地区范围内，220 kV同杆线路N-2故障将导致16座220 kV公用终端变全停，构成五级电网事件。例如，晓昌4R19、晓洲4R20线同跳可能导致舟山电网切负荷260 MW，占舟山电网负荷的32%，构成一般电网事故。其它的220 kV同杆线路N-2故障引起的事故等级见表2。

根据上述事故等级的统计，调控中心需出台相关事故预案与之匹配，在电网设备和条件允许时，以最合理的方式缓解同杆线路N-2的问题。

除事故预案外，还需从根本上解决同杆线路同时故障的问题，即合理控制同杆线路的比例和分层分区时考虑同杆风险，具体措施主要有[3]：

（1）在规划设计阶段，对于承担重要负荷的终端变（如电铁牵引站），可以考虑从不同的变电站接入，并尽量减少其进线的同杆部分。

（2）在系统分层分区时，应充分考虑同杆线路的影响，尽可能避免出现同杆双回线路送至终端变的情况，特别应避免串供多个终端变的现象。

研究组和常规组患者临床治疗有效率对比，差异有统计学意义（P＜0.05），两组用药不良反应率对比，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

（3）合理分配终端变负荷，并配置合适的安全自动装置（如备自投等），尽可能减少同杆并架线路双线同停产生的负荷损失。

3.3 减少电网设备计划停电检修冗余时间

在计划检修和特殊运行方式下，雷击对电网的影响尤为明显，为了降低这种异常方式下电网所面临的风险，缩短电网持续异常状态的时间迫在眉睫。减少电网设备计划停电检修冗余时间就是一项十分奏效的举措，具体可从以下几方面开展工作：

（1）加强不同厂站操作配合。电网设备检修停役往往需要各级调度、运维单位配合，多厂站之间进行倒负荷、设备停役等操作，涉及厂站众多，班组众多，各班组之间操作水平、所需时间各异。对此可提前安排整体操作时间，根据操作要求倒推时间安排，根据运维操作时间卡停役设备。从而实现各厂站之间密切配合，努力减少或避免多厂站共同等待的情况。

（2）合理安排不同工作。由于设备停电难度大，往往一项停役工作涉及多项检修，各项检修工作间存在时间配合问题，如操作停电安排困难，或者工期错开复杂等。对此，检修单位可提前提交相关检修任务要求及详细内容，结合具体内容穿插安排工作，提前制定检修工作时间卡，保障工作各项之间无缝衔接。从而实现多项工作紧密配合，缩短停电时间及运维、检修人员等待时间。

（3）及时跟进检修进度。检修进度往往需要与设备停役配合，在运行人员操作的同时，检修人员已经在厂站等待，此类事件影响检修人员工作效率，并有可能推迟设备复役时间。对此，可提前安排运维操作时间，必要时可提前安排负荷转移工作，有效减少因操作卡涩导致检修人员等待的冗余时间。从而实现检修人员按时间卡抵达即可进行设备维修，与运维人员操作实现无缝对接。

3.4 提升雷击跳闸后的事故响应速度

雷击跳闸事故情况下，尽快处理事故和恢复送电至关重要。可以从三方面入手，加快雷击跳闸后的事故响应速度：监控人员快速发现跳闸信息，编制最迅速的远方遥控操作流程，并减少运维人员到达现场的时间；通过雷电定位系统告知相关信息，帮助线路人员及时查找、确定、排除故障点，及时恢复送电；加快监控人员与运行人员在雷击跳闸后配合恢复送电的速度。

具体举措涉及监控信息的准确性、监控信息的规范与整治、开关常态化操作、提升调控员电网事故处理能力、提升运维站响应速度5个方面：

（1）监控信息的准确性。若厂站设备出现接点抖动、光耦击穿、直流接地等异常现象，大量的无效信息刷屏，将严重影响监控员对监控信息的判断、处理，有时甚至会出现误发信。对此，应加强厂站设备的选型、运行、维护和消缺。从而减少信息总量，减少无效重复信息刷屏次数，提高监控效率。

（2）监控信息的规范与整治。监控系统对于信息的描述与现场实际不一致，主变压器或线路限额有误造成误发信，部分信息为无效信息。对此，二次运行班应根据《220 kV变电站典型信息表》规定，对无效、冗余信息发出的原因进行分析。从而实现信息的表述与现场实际的一致，避免调控员对于信息的误判。

（3）开关常态化操作。日常进行远方遥控操作比例小，未形成常态化远方遥控操作，可遥控开关比例还有待提高。对此，可尝试开关遥控操作常态化，并提高可遥控开关比例。从而逐步实现遥控操作常态化，缩短事故情况下隔离故障、恢复送电的时间。

（4）提升调控员电网事故处理能力。因调控员业务水平差异，对事故分析、判断能力不一，新调控员仍需锻炼；同时电网规模逐步扩大，电网结构复杂，设备型号不一，新型设备的不断更新，对事故分析、判断造成一定难度。对此，应加强调控员业务培训；定期举行相关反事故演习；定期开展各类知识讲座，深入现场熟悉设备。从而实现快速、准确地分析、判断事故，为制定事故处理方案节省宝贵时间。

（5）提升运维响应速度。事故后因各种原因导致运维人员到达现场不够迅速，造成停电时间不能控制在最少；运行人员业务水平参差不齐，事故后，检查汇报不详细、不准确，往往造成多次重复检查，延误事故处理时间。对此，应编制规范事故汇报表格，避免运行人员多次重复检查；对运行人员到达现场时间进行记录，并在必要情况下进行考核。从而做到事故后准确详细汇报事故信息，各相关变电站人员及时就位，大大缩短运行人员到达变电站和事故汇报的总时间。

3.5 完善宁波地区的雷电定位系统

雷电定位系统是一种观测、记录雷电活动的先进手段，在电网调度运行生产中，为指导雷季运行方式安排，判断线路故障性质，缩短雷击故障处理时间，减少雷击损失等提供了新的技术支持[4-5]。在发生雷击跳闸后，其最直接的作用是指导输电线路雷击故障点的查找，提高查找效率。

雷电定位系统在宁波地区已初步建成，但尚未得到广泛应用，调控中心对雷电定位的情况掌握并非实时。因此，应进一步完善覆盖宁波地区的雷电定位系统，使得调控中心能够实时掌握雷电定位的状态。在线路发生雷击跳闸后，调控值班人员可根据定位系统帮助输电运检室人员查找到最有可能发生雷击的杆塔位置，做到有的放矢，减轻输电运检室人员的工作强度。

4 结语

本文从一个全新的视角提出了基于现有网架结构的防雷思路，讨论了雷前雷后相结合的防雷对策，包括绘制雷害风险分布图、合理安排运行方式，关注同杆线路雷击故障、控制同杆线路比例等五项防雷策略，为宁波电网防雷工作的开展指明了新方向，也为传统的电网防雷提供了调控应对的新思路。

[1]易辉，崔江流.我国输电线路运行现状及防雷保护[J].高电压技术，2012，27（6）∶44-45.

[2]朱长荣.电力系统防雷措施[J].中国高新技术企业，2012（10）∶142-143.

[3]钱建国，裘愉涛，方愉冬.浙江电网220 kV同杆并架线路雷击应对措施研究[J].浙江电力，2013，32（1）∶4-6.

[4]张锋，张怡.雷电定位系统在浙江电网调度运行中的应用[J].华东电力，2005，33（3）∶167-170.

[5]张怡，张锋.雷电定位系统在电力系统中的应用[J].浙江电力，2005，24（2）∶26-29.

[6]曹炯，余长水.山区高压输电线路雷击跳闸分析和改进措施[J].浙江电力，2011，30（5）∶19-21.

（本文编辑：方明霞）

Influence of Tripping Caused by Lightning Strike and Dispatching Measures in Ningbo Power Grid

GONG Xiangyang，YUAN Shichao，YU Yinshu，HE Xu
（State Grid Ningbo Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315010，China）

The present situation of lightning disturbance in Ningbo power grid is introduced and the serious effect of lightning on Ningbo power grid are analyzed.The paper，in a new lightning protection perspective，proposes a lightning protection idea based on current grid structure and discusses the dispatching strategy that combines protection before and after lightning strike，including five lightning protection strategies such as drawing of lightning distribution，reasonable arrangement of operation mode，concerning with lightning failures of lines on the same tower and proportion control of lines on the same tower.This paper presents the new direction for Ningbo grid lightning protection work and also provides a new idea for the traditional grid lightning protection.

lightning protection；lightning strike tripping；grid structure

TM86

B

1007-1881（2015）10-0020-05

2015-07-22

龚向阳(1980），男，高级工程师，主要从事电力系统调度运行和管理工作。