输电线路同塔双回差异化防雷技术应用

张远平

摘 要：同塔双回输电线路雷击同跳现象时有发生，给电网安全运行带来很大的影响，会威胁到整个电力系统的稳定运作。文章以梅州地区的两条110kV同塔双回线路进行差异化防雷改造，通过在不同杆塔，采取有针对性的有效防雷技术，取得了较好的效果。

关键词：同塔双回输电线路；雷击跳闸；差异化防雷措施

中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0090-02

1 前言

雷电灾害严重地威胁电力系统的安全，近年来高压架空输电线路因受雷击造成线路跳闸故障的现象越来越普遍，高压架空输电线路所有的跳闸故障30%～65%是由于雷击造成的。每发生一次雷击线路的跳闸故障，都会影响到电力网的稳定，还将造成设备损毁、线路停运，甚至大范围的停电事件，严重的还将造成各方面比较大的经济损失和较大负面影响。提高高压输电线路的防雷保护，使用效果更加明显的防雷方法，对保护电力系统安全稳定运行和提高电网供电可靠性方面起到非常重要的作用。

根据统计，2010年夏季，梅州电网发生了2起110kV同塔双回线路雷击双回同跳故障，给电网稳定性造成了很大的影响和冲击。为此，对同塔多回输电线路必须采取有效的防雷措施。

2 同塔双回线路差异化防雷措施

目前广东省梅州地区应用于线路的防雷措施，主要有以下4种形式，并且结合需要防雷改造的110kV同塔双回線路扶葵线和永葵线这两条线路实际情况，各种形式逐一分析可行性。（1）缩小保护角。缩小保护角普遍是减少线路绕击跳闸率的常用措施，但对于避免同塔多回线路同跳作用不大，所以一般不用这种方法[1]。（2）提高线路绝缘性能。提高线路绝缘性能，可增加绝缘子串的雷电冲击放电电压，以至增大线路的耐雷能力。但兼顾到110kV扶葵线的实际状况，它的绝缘配置已相对较高，增大线路绝缘性能的投入费用可行性较低，所以不采用该项措施。（3）减小杆塔接地电阻。减小杆塔接地电阻，可以比较快的提高同塔多回线路直击耐雷性能，是主要的线路防直击措施之一。（4）安装金属氧化锌避雷器。金属氧化锌避雷器可用于同塔多回线路相间或回路间形成不平衡绝缘配置，防治同塔线路雷击多回同跳问题。使用金属氧化锌避雷器能起到减少线路绝缘子雷击闪络的明显作用，对雷电直击、绕击都起到作用，只是保护区域较窄（只针对安装相），且成本较贵。因此，一般根据线路重要程度和投入费用来考虑可行性，有针对性的安装使用。

3 同塔双回线路改造应用

3.1 扶葵线、永葵线概况

梅州电网110kV扶葵线与永葵线同塔双回架设，受电侧是110kV葵黄变电站，该变电站只有这两条110kV线路联络，因此出现雷击同塔同跳故障，会造成葵黄变电站瞬间没联网，对电网安全稳定运行不利。扶葵线#26-#57和永葵线#75-#106是同塔双回架设段，该段线路长度10.26km，共有32基杆塔，地形有丘陵、高山。

根据雷电分布系统得出的资料，2011-2015年这两条线路路径平均地闪密度分布，所有杆塔的平均地闪密度为2.781次/（100km·a），较高值是3.259次/（100km·a），遭受雷击的可能性较大。

3.2 雷电影响危害评估

将各种电压等级输电线路在正常雷暴日下的雷击跳闸率考核指标，计算在线路实际地闪密度状况下的雷击跳闸率考核指标，用该依据来评估这两条线路的雷电影响危害等级。

从多年来的线路相关资料显示，110kV电压等级输电线路雷击故障是直击和绕击闪络原因形成的，同时机率都差不多。所以，对110kV扶葵线、永葵线允许的雷击跳闸率考核指标以50%绕击跳闸和50%直击跳闸的比例进行初步分配，再以[0，50%]、（50，100%]、（100，150%]、（150，+∞]划分成各个级别的范围，对绕击危害级别和直击危害级别由低到高循序划分为A、B、C、D危险等级[2]。位于A、B范围的杆塔其雷击跳闸率满足考核指标的要求，没有必要做防雷措施改造，但是在C、D范围不满足考核指标的要求，就要根据每基杆塔的自身状况，采取有针对性的差异化防雷改造。对于扶葵线、永葵线目前的雷电防护技术水平，分析统计了在不同雷电影响危害等级下的杆塔数量分布及同塔段各基杆塔雷击跳闸状况如图1，图2所示。

3.3 扶葵线、永葵线同塔差异化防雷改造方案制定及实施

扶葵线、永葵线同塔段于2010年9月投运以来，2011年6月即发生了永葵线1次雷击跳闸，7月发生了扶葵线1次雷击跳闸，到2015年10月改造前已出现了8次雷击跳闸，其中2次是同塔同跳。该段线路雷击跳闸率为2.488次/（100km·a），根据线路实际地闪密度，归算到40标准雷电日下的标准雷击跳闸率为2.395次/（100km·a）[3]，该段线路雷击跳闸考核指标没有达标，需进行防雷改造。

线路防雷改造方案将减少输电线路雷击跳闸次数为目标，同时减少绕击跳闸率和直击跳闸率。为减少双回线路同跳可能性，着重采取措施减少这两条线路的直击跳闸次数。按照各条线路的现有自身状况，利用各种防雷措施的作用，线路改造着重以减小杆塔接地电阻和安装氧化锌避雷器为主。

3.3.1 接地改造

几年来，通过对扶葵线、永葵线同塔段有部分杆塔的32基杆塔进行了接地电阻值跟踪测量，发现有5基杆塔接地电阻值超标（超标塔位具体见表1）。

由表1可见，土壤电阻率高的5基杆塔中4基的接地型号虽采用了敷设普通圆钢的接地网和施加降阻剂后，工频接地电阻仍然难以降到合理水平，出现超标情况。

从接地电阻超标的杆塔的实地地质来看，多为风化灰岩，呈块石状露于地表，块石间夹杂非常少的土壤，塔基接地射线均已敷设圆钢接地网并施加降阻剂，需开挖的接地沟较长，且受地形限制，如进行爆破作业，将会影响到线路安全运行，安全风险很大，进行人工凿岩作业，效率低、时间长。且接地网施加降阻剂后，降阻剂对接地网有腐蚀影响，一定程度上影响了接地网的使用寿命。对不同的改造方案对比，最后确定采用在杆塔自身接地网上加装DK电解地极的处理方法。该方法需开挖的接地沟短，受地形限制较小，甚至可将电解地极直接加在杆塔自身接地网射线上，安装时安全方便，工作量少，劳动强度小，提高了工作效率，特别是电解地极化合物可沿土壤向石山纵深渗透，形成良好导电通道，节省了材料资源，使用寿命长达几十年。表2是110kV扶葵线、永葵线杆塔接地改造后接地电阻测量结果表

3.3.2 安装避雷器

为了更加科学合理地应用好氧化锌避雷器的不平衡绝缘配置作用，要按照安装原则来配置。110kV同塔双回杆塔，对雷击跳闸率较高的一回或其易击段安装，优先顺序为上相→中相→下相，其次是安装另一回路的上相；位于边坡的杆塔，优先在边坡外侧一回安装；原则上每基杆塔安装1～3相避雷器，一般不宜多于4相。另外，根据线路雷电影响危害评估结果，对雷电影响危害等级为C级的杆塔采取在中相安装1支避雷器的防雷措施；对影响危害等级为D级的杆塔采取安装2支避雷器的方式；对影响危害评估等级特别高的杆塔（超过D级分界线1.5倍左右的杆塔）以及发生过雷击同跳的杆塔采取安装3支避雷器的方式；对#45、#46，因其影响危害超过D级，且这两基塔处于陡坡位置，雷电容易垂直斜坡直击导线，同塔垂直排列下山侧回路容易发生雷击，一般是中相和下相，同跳的概率较大，建议安装4支避雷器。改造方案见表3。

3.4 防雷改造效果

扶葵线、永葵线防雷改造效果显著。改造前绕击跳闸率降为0.266次/（100km·a），改造后降为0.072次/（100km·a），下降80.42%；改造前反击跳闸率为0.315次/（100km·a），改造后降为0.049次/（100km·a），下降82.93%；改造前雷击总跳闸率为0.618次/（100km·a），改造后降为0.102次/（100km·a），下降81.92%；采取防雷改造措施后，全线10.26km每年雷击导致同跳的次数为0.009次。

改造后各基杆塔雷击跳闸率及影响危害等级分布如图3所示。

4 结语

本文通过对110kV同塔双回输电线路采取差异化防雷技术改造，可有效提高输电线路同塔段的耐雷水平，降低跳闸率，也可有效降低同塔双回线路的同跳概率，经济效益和社会效益显著。

参考文献

[1]方宏，周青.减少保护角对改善线路防雷性能的效果[J].高电压技术，2011，9（3）：61-65.

[2]韩玉康.探析输电线路雷电绕击与直击[J].云南电力技术，2009，38（2）：100-102.

[3]胡毅.输电线路雷击故障分析[J].高电压技术，2007，33（3）：1-8.endprint