重慶電網500kv及以上輸電線路雷擊故障分析

摘 要：針對近期重慶電網雷擊跳閘頻發的現狀，分析研究了2013年1-8月重慶電網雷電活動及500kv及以上輸電線路雷擊跳閘情況。分析認為繞擊是造成重慶電網500kv及以上輸電線路發生雷擊跳閘的主要原因，雷擊跳閘受雷電活動強弱影響較大。重慶地區以山地和丘陵為主，雷擊受地勢影響較大，主要發生在山頂或山坡的上山側。

關鍵詞：雷擊；輸電線路；繞擊

引言

高壓架空輸電線路是電力系統中的重要組成部分，其分布廣、縱橫交錯、綿延數百乃至上千公里，極易遭受雷擊。重慶是我國雷電活動最活躍的地區之一，每年的雷電活動都會給重慶電網帶來重大影響，特別是夏季雷雨季節，重慶500kv及以上輸電線路易受雷擊故障，嚴重影響電網安全穩定運行[1]。

1 2013年1-8月重慶電網雷電活動情況

1.1 總體情況

2013年1-8月重慶地區共計發生地面落雷265215次，地閃密度為3.25次/平方公里。與去年同期相比，整個重慶地區地面落雷次數增加了85326次，地閃密度同比增加了1.03次/平方公里，增幅達46.7%，增幅較大，表明2013年雷電活動較去年有大幅度的增強。

1.2 時間分布情況

重慶地區的雷電活動一般從4月份開始，在2012年和2011年同期都是在7月份的時候雷電活動最為強烈，但在2013年雷電活動最激烈的時間為8月份，共發生112127次地面落雷，占1～8月份地面落雷總數的41.8%。2013年4月和5月的雷電活動都強于前兩年，但7月份的雷電活動卻比前兩年都小。

2013年重慶地區雷電活動呈現明顯的短時集中爆發的特點，在1-8月份出現了數次短時的雷暴現象。2013年5月14日，重慶地區共發生地面落雷14867次，占5月份地面落雷總數的36.6%。同時在2013年8月份共發生112127次地面落雷，占1～8月份地面落雷總數的41.8%。這種局部地區在短時間內雷電集中爆發，導致在這一時間段內這些局部地區地閃密度陡增，雷電活動極強，極易造成線路雷擊跳閘。

1.3 地區分布情況

據統計，2013年同期各區縣的地閃密度大部分都較2011年和2012年要高，其中忠縣、墊江縣、北碚區、巴南區、萬盛區、綦江縣、南川區等地的雷電活動增長非常明顯。其中萬盛區在2013年地閃密度最大達到了9.91次/平方公里，較去年同期增加了7.84次/平方公里。表明重慶地區雷電活動比較強烈的地區主要集中在渝東南的秀山、酉陽、武隆、長壽、綦江、南川，以及渝東北的萬州等地。

2 500kv及以上輸電線路雷擊跳閘情況

2.1 總體情況

2013年1-8月底重慶500kv及以上輸電線路共發生雷擊跳閘10次，跳閘率為0.31次/百千米，未發生故障停運。其中±800kv線路發生雷擊跳閘1次，與去年同期持平，跳閘率為0.17次/百千米；500kv線路共發生雷擊跳閘9次，比去年同期增加5次，跳閘率為0.33次/百千米，比去年同期增加了0.186次/百千米。

2.2 地域分布情況

重慶地區近3年1-8月雷擊跳閘地區分別分布在彭水縣、忠縣、巴南區、北碚區、涪陵區、巫山縣、武隆縣和永川區等地，其中彭水縣和忠縣等地發生雷擊跳閘較多，但都主要集中在渝東南和渝東北地區。

2.3 時間分布情況

重慶500kv及以上輸電線路的雷擊跳閘主要發生在6月、7月和8月，這三個月共計發生16次雷擊跳閘，占到了雷擊跳閘總數的73%，在過去三年1月～8月中，共計發生地面落雷次數669782次，其中6月～8月累計共發生地面落雷505975次，占到了所有1月～8月地面落雷次數的75.5%。在這3個月中6月共計發生雷擊跳閘3次，占近三年線路雷擊跳閘總數的14%；7月共計發生雷擊跳閘8次，占近三年線路雷擊跳閘總數的36%；8月共計發生雷擊跳閘5次，占近三年線路雷擊跳閘總數的23%。從時間分布上來看，線路的雷擊跳閘次數與雷電活動強度是一致的。如2011年和2012年雷電活動主要集中在7月，則輸電線路的雷擊跳閘也主要發生在7月。在2013年雷電活動最激烈的時間為8月份，共發生112127次地面落雷，占1～8月份地面落雷總數的41.8%。而8月份共發生雷擊跳閘3次，占整個2013年1～8月份跳閘總數的33%。

3 500kv及以上輸電線路雷擊跳閘特性分析

3.1 雷擊跳閘類型分析

高壓輸電線路易受直擊雷，直擊雷分為反擊和繞擊，反擊是由雷直接擊中桿塔或者避雷線上引起的輸電線路跳閘；繞擊是地面和避雷線屏蔽失效后雷繞開避雷線直接擊中導線引起的輸電線路跳閘。一般220kv線路的反擊耐雷水平在80～120kA，500kv線路反擊耐雷水平在125～175kA，而大于120kA相對較少，因此對于500kv及以上輸電線路的反擊跳閘較少，主要為繞擊跳閘[2]。

2013年1-8月重慶電網500kv及以上輸電線路雷擊跳閘共計發生10次，其中繞擊10次，繞擊占到了總跳閘次數的100%。500kv線路發生9次，±800kv線路發生1次。

在500kv及以上輸電線路線路的10次繞擊跳閘中，雷電流幅值均未超過40kA，其中負極性雷9次，占繞擊總數的90%；正極性雷1次，僅占繞擊總數的10%。雷電流幅值在20-40kA之間的統計有4次，占繞擊總數的40%；雷電流幅值在10-20kA之間的統計有6次，占繞擊總數的60%。

3.2 雷擊跳閘地形分析

發生繞擊跳閘的桿塔其地形、地貌大部分都是在山區的山頂或者山坡的下山側，由于受地面傾角的影響，導致這些地形及地貌條件下的桿塔其實際的地線保護角過大，容易引發繞擊。在2013年1-8月，重慶電網500kv及以上線路發生的10次雷擊跳閘中，發生在山頂的有5次，占到了總數的50%，在山坡下山側的共計有4次，占到了總數的40%，兩者合計共占到了雷擊跳閘總數的90%。

3.3 雷擊跳閘檔距分析

發生雷擊跳閘的桿塔，其檔距主要集中在300-500共計有5次，占雷擊跳閘總數的50%，500-800m檔距共計有5次。

3.4 雷擊跳閘地線保護角分析

發生雷擊跳閘的桿塔，其地線保護角為≤0°的有5次，占到了雷擊跳閘總數的50%，0°～10°的雷擊跳閘有4次，占到了雷擊跳閘總數的40%，大于10°的有1次。

4 結束語

開展故障分析對于今后電網實施差異化防雷工作，降低和減少雷擊跳閘率，具有一定的指導意義，同時得到以下一些結論。

4.1 重慶500kv及以上輸電線路10次雷擊跳閘全為繞擊，繞擊是雷擊故障的主要表現形式。

4.2 重慶地區的雷擊跳閘主要發生在渝東南和渝東北等雷擊活動較為頻發的地區，時間主要發生在每年的4-9月，防雷工作應針對性和預前性開展。

4.3 重慶500kv及以上輸電線路的雷擊跳閘主要發生在山頂和山坡的下山側，由于受地面傾角的影響，使得線路的實際地線保護角大于設計值，仍然發生繞擊，此類情況防護仍需加強研究。

參考文獻

[1]唐世宇，白云慶，吳高林，等.重慶電網線路防雷技術研究[R].重慶：重慶電力科學試驗研究院，2005.

[2]齊沖.高壓輸電線路雷電繞擊、反擊的識別[D].廣西大學，2007.