220 kV 同塔雙回線路雷擊同跳原因的分析

金祖山， 龔堅(jiān)剛， 曾壁環(huán)

（⒈ 浙江省電力公司電力科學(xué)研究院， 杭州 310014； 2.浙江省電力公司， 杭州 31007；3.溫州電力局， 浙江 溫州 325000）

220 kV 同塔雙回線路雷擊同跳原因的分析

金祖山1， 龔堅(jiān)剛2， 曾壁環(huán)3

（⒈ 浙江省電力公司電力科學(xué)研究院， 杭州 310014； 2.浙江省電力公司， 杭州 31007；3.溫州電力局， 浙江 溫州 325000）

雷擊導(dǎo) 致同塔 雙回線 路同時(shí) 跳閘 ， 會(huì) 對(duì)電力系 統(tǒng)穩(wěn)定 運(yùn)行造 成較大 的沖擊 。 結(jié)合 220 kV 商 瞬2Q98 線、 商岙 2Q99 線同塔雙回線路同時(shí)雷擊跳閘停運(yùn)的情況， 根據(jù)雷電定位系統(tǒng)的雷擊跳閘查詢結(jié)果 和有 關(guān)計(jì)算 結(jié)果， 分析 了該 同 塔雙 回線路 同 時(shí) 雷擊 跳閘的 原因， 提出 了防 止 220 kV 同塔 雙回輸電 線路同時(shí)雷擊跳閘的綜合防雷措施。

220 kV；同塔； 雙回線路； 雷擊；跳閘； 原因

浙江是沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份之一，土地資源稀缺，輸電線路通道緊缺，使浙江電網(wǎng)同塔雙（多）回線路發(fā)展十分迅速。 至 2011 年末， 浙江電網(wǎng)110 kV， 220 kV 與 500 kV 同塔雙（多）回線路投運(yùn)數(shù)分別為 1 390， 591， 102 回。 浙江又屬于強(qiáng)雷暴地區(qū)， 近年來 220 kV 同塔雙回線路多次發(fā)生雷擊同跳事件。以下重點(diǎn)分析 220 kV 商瞬2Q98 線/商岙 2Q99 線同塔雙回線路雷擊同跳的原因， 并提出了防止 220 kV 同塔雙回輸電線路雷擊同跳的措施。

1 雷擊跳閘情況

2010 年 7 月 12 日 19∶11， 220 kV 商瞬 2Q98線/商岙 2Q99 線同塔并架線路發(fā)生 B 與 C 相相對(duì)地接地故障，三相跳閘，重合閘不動(dòng)作，2套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。 商瞬 2Q98 線故障測(cè)距是 10.4 km/ 8.49 km； 商岙 2Q99 線故障測(cè)距是 11.22 km/11.6 km。 現(xiàn)場(chǎng)雷雨天氣， 22∶07 兩條線路強(qiáng)送成功。

根據(jù)線路兩側(cè)故障錄波圖分析， 220 kV 商務(wù)變側(cè)商瞬 2Q98、商岙 2Q99 線 B 與 C 相故障電流值相近， 2Q98 線 B 相 9.3 A， C 相 9.2 A， 2Q99線 B 相10.6 A，C 相 7.9 A；瞬岙變 2Q98 線 B 與C 相故障電流值相近， B 相 41.1 A， C 相 45.3 A，符合商瞬 2Q98、 商岙 2Q99 雙回線路均發(fā)生 B 與C相接地故障的故障電流特征。

商瞬、 商岙線 34 號(hào)塔塔型為 SZ41-27m， 35號(hào)塔塔型為 SZ41-36m， 36 號(hào)塔塔型為 SZ41-33 m，37 號(hào)塔塔型為 SJ41-24m。 220 kV 商岙 2Q99線 8—42 號(hào)與商瞬 2Q98 線 8—42 號(hào)同桿， 面大號(hào)在左側(cè)。220 kV 商瞬 2Q98 線 8—42 號(hào)與商岙2Q99 線 8—42 號(hào)同桿， 面大號(hào)在右側(cè)。 線路故障巡視顯示商瞬 2Q98 線 34 號(hào) B 相、35 號(hào) C 相玻璃絕緣子、商岙 2Q99 線 34 號(hào) B 相、35 號(hào) C 相、37號(hào) C 相玻璃絕緣子有明顯的雷擊痕跡， 商岙2Q99 線 35 號(hào) C 相導(dǎo)線有雷擊痕跡。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量， 34 號(hào)塔接地電阻 19.66 Ω， 35號(hào) 塔 接 地 電 阻 22.80 Ω， 37 號(hào) 塔 接 地 電 阻 16.21 Ω，此次被雷擊的三基塔接地電阻均符合設(shè)計(jì)要求（不大于 25 Ω）。

商瞬 2Q98 線、 商岙 2Q99 線雷擊相示意如圖1、圖2所示。

圖1 商瞬 2Q98 線雷擊相

圖2 商岙 2Q99 線雷擊相

商瞬 2Q98 線、 商岙 2Q99 線 26—38 號(hào)雙回線路地處溫州市郊茶山山區(qū)，線路走廊左側(cè)為山地，右側(cè)山下為大片濕地，為浙南雷害多發(fā)區(qū)域， 根據(jù)浙江電網(wǎng) 2004—2009 年平均雷電密度分布圖， 線路沿線處于 D1 級(jí)落雷密度區(qū)域（年平均落雷為 8～11 個(gè)/km2）。 故障點(diǎn) 34 號(hào)桿塔避雷線保護(hù)角為正保護(hù)角。

線路歷年雷擊故障情況： 商瞬 2Q98 線 2005年3月投運(yùn)， 迄今共發(fā)生過3次雷擊跳閘，另2次分別為 2006 年和 2008 年 24 號(hào)、 39 號(hào)塔遭雷擊；商岙 2Q99 線 2005 年 3 月投運(yùn)，迄今僅此 1次雷擊跳閘。

2 雷電定位系統(tǒng)查詢及故障塔段的耐雷水平計(jì)算

2.1 雷電定位系統(tǒng)報(bào)告

根據(jù)雷電定位系統(tǒng)查詢結(jié)果，以及對(duì)應(yīng)故障錄波圖時(shí)間，可以發(fā)現(xiàn)此次線路跳閘時(shí)負(fù)雷電流幅 值 達(dá) 165.2 kA， 遠(yuǎn) 超 220 kV 線 路 耐 雷 水 平 的設(shè) 計(jì) 值 75～110 kA。雷 電 定 位 系 統(tǒng) 查 詢 結(jié) 果 如 表1所示。

2.2 故障塔段的耐雷水平計(jì)算

商瞬 2Q98 線、 商岙 2Q99 線 33—35 號(hào)的 實(shí)際斷面如圖3所示。根據(jù)本次雷擊故障的實(shí)際情況，結(jié)合實(shí)際地形，商瞬 2Q98 線/商岙 2Q99 線34 號(hào)、 35 號(hào)、 37 號(hào)塔的耐雷水平計(jì)算結(jié)果， 如表2所示。

圖3 商瞬 2Q98 線、 商岙 2Q99 線 33—35 號(hào)的實(shí)際斷面

由表2可知，各塔耐雷水平基本滿足過電壓規(guī)程規(guī)定的要求。

當(dāng) 35號(hào)塔其中 1回的中相發(fā)生雷擊閃絡(luò)時(shí)，其余各相的耐雷水平計(jì)算結(jié)果，如表3所示。

從計(jì)算結(jié)果看，當(dāng)雷電流達(dá)到 110 kA 左右時(shí)，可能發(fā)生兩相同跳。而本次雷害的雷電流幅值為 165.2 kA， 顯然明顯大于計(jì)算值， 極易發(fā)生雙回路同跳。

3 雷擊同跳原因分析

3.1 商瞬 2Q98 線和商岙 2Q99 線 34 號(hào)、 35號(hào)塔擊穿閃絡(luò)分析

根據(jù)雷電定位系統(tǒng)查詢結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)2010 年 7 月 12 日 19∶11∶46.3491 有雷電流幅值達(dá)165.2 kA 的負(fù)極性雷， 該雷直擊 34 號(hào)塔和 35 號(hào)塔檔距中央架空避雷線，雷電流沿架空避雷線分流傳遞到 34 號(hào)塔和 35 號(hào)塔， 同時(shí)分別引起 34號(hào)塔商瞬 2Q98 線和商岙 2Q99 線 B 相反擊閃絡(luò)；引起 35 號(hào)塔商瞬 2Q98 線和商岙 2Q99 線 C 相反擊閃絡(luò)，從而導(dǎo)致線路跳閘。由于反擊導(dǎo)致兩線的 34 號(hào)、35 號(hào)塔的 B 與 C 兩相對(duì)地短路跳閘，線路三相跳閘重合閘不動(dòng)作，造成非計(jì)劃停役。

3.2 商岙 2Q99 線 37 號(hào)塔擊穿閃絡(luò)分析

雙回線路反擊同時(shí)跳閘后、線路未能重合之前 ， 19∶11∶47.0 隨 即 又 來 1 個(gè) 雷 電 流 幅值 達(dá) 16.8 kA 的負(fù)極性雷， 該雷繞擊到 37 號(hào)塔商岙 2Q99線 C 相導(dǎo)線，導(dǎo)致 37 號(hào)塔商岙 2Q99 線 C 相絕緣子發(fā)生擊穿閃絡(luò)。

4 防止 220 kV 同塔雙回輸電線路雷擊同時(shí)跳閘的措施[1-2]

為了防止 220 kV 同塔雙回線路同時(shí)發(fā)生繞擊跳閘和反擊跳閘，應(yīng)分別采取不同的綜合防雷措施。

表1 雷電定位系統(tǒng)查詢結(jié)果

表2 商瞬 2Q98 線/商岙 2Q99 線 34 號(hào)、 35 號(hào)耐雷水平計(jì)算結(jié)果

表3 35號(hào)塔其中一回的中相發(fā)生雷擊閃絡(luò)時(shí)其余各相的耐雷水平計(jì)算結(jié)果

防止同塔雙回線路發(fā)生繞擊跳閘的措施：

（1）減少避雷線的保護(hù)角或采用負(fù)保護(hù)角。

（2）在架空線路下架設(shè)耦合地線， 能起到較好的分流作用和耦合作用，降低繞擊跳閘率。

（3）在 220 kV 線路桿塔上安裝防繞擊側(cè)向針[3]。

（4）在易遭繞擊相安裝線路避雷器， 可以有效降低線路繞擊跳閘率。

防止同塔雙回線路發(fā)生反擊同時(shí)跳閘的措施：

（1）進(jìn)一步降低桿塔接地電阻是預(yù)防反擊的有效措施。

（2）在雷電易擊塔上其中一回線路三相安裝線路避雷器可以有效降低線路反擊跳閘率。

（3）為降低同塔雙回線路同時(shí)雷擊跳閘率， 同塔雙回線路可以采用差絕緣配置方案，其中一回線路采用并聯(lián)間隙（招弧角）或線路避雷器進(jìn)行防雷保護(hù)，另一回線路的絕緣水平適當(dāng)加強(qiáng)或保持不變。

（4）對(duì)于路徑經(jīng)過強(qiáng)雷區(qū)的同塔多回線路， 建議繼電保護(hù)專業(yè)考慮研究保護(hù)方式設(shè)置策略。

[1]金 祖 山 ， 吳 健 兒 ．220 kV 同 塔 雙 回 輸 電 線 路 雷 擊 跳 閘 原因 分 析[J]．浙 江 電 力 ，2009，28（1）∶51-53．

[2]金祖山，胡文堂，龔堅(jiān)剛，等．浙江電網(wǎng)降低高壓輸電線路 雷 擊跳 閘 率 的措 施 分 析[J]．浙 江 電 力 ，2010，29（11）∶1-5．

[3]沈志恒，趙斌財(cái)，周浩，等．鐵塔橫擔(dān)側(cè)向避雷針的繞擊保 護(hù) 效 果 分 析[J]．電 網(wǎng) 技 術(shù) ，2011，35（11）∶169-177．

（本文編輯：楊 勇）

Cause Analysis on Lightning Strike Tripping of 220 kV Double-circuit Transm ission Lines on the Same Tower

JIN Zu-shan1， GONG Jian-gang2， Zen Bi-huan3
（⒈ Z（P）EPC Electric Power Research Institute， Hangzhou 310014， China；2.Zhejiang （Provincial） Electric Power Company， Hangzhou 31007， China；3.Wenzhou Electric Power Bureau， Wenzhou Zhejiang 325000， China）

Simultaneous tripping and outage of double-circuit transmission lines on the same tower due to lightning strike can greatly impact the stable operation of power system.In combination with tripping and outage of double-circuit transmission lines on the same tower in 220 kV Shangshun 2Q98 line and Shang'ao 2Q99 line， the paper， according to inquiry result of tripping due to lightning strike from lightning location system and the relevant calculation， analyzes reasons of simultaneous tripping and outage of the double-circuit transmission lines on the same towers and proposes comprehensive lightning protection measures to prevent tripping due to lightning strike on 220 kV double-circuit transmission lines on the same tower.

220 kV； on the same tower； double-circuit lines； lightning strike； tripping； reason

TM863

： B

： 1007-1881（2012）11-0008-03

2012-08-07

金祖山（1967-）， 男， 浙江義烏人， 碩士， 高級(jí)工程師，長期從事電力系統(tǒng)過電壓及其防護(hù)試驗(yàn)研究工作。