寧波電網(wǎng)雷擊跳閘影響及調(diào)控應(yīng)對策略研究

龔向陽，袁士超，虞殷樹，賀 旭

（國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315010）

寧波電網(wǎng)雷擊跳閘影響及調(diào)控應(yīng)對策略研究

龔向陽，袁士超，虞殷樹，賀 旭

（國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315010）

介紹了寧波電網(wǎng)的雷害現(xiàn)狀，分析了雷擊對寧波電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的嚴重影響，從全新的防雷視角，提出了基于現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的防雷思路，討論了雷前雷后相結(jié)合的防雷調(diào)控應(yīng)對策略，其中包括繪制雷害風險分布圖、合理安排運行方式，關(guān)注同桿線路雷擊故障，控制同桿線路比例等五項防雷策略，為寧波電網(wǎng)防雷工作的開展指明了新方向，也為傳統(tǒng)的電網(wǎng)防雷提供了新思路。

防雷；雷擊跳閘；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

0 引言

寧波是雷害比較嚴重的地區(qū)，僅2014年就發(fā)生地閃98 789次，雷災(zāi)120余起，作為多雷地區(qū)，雷擊是導致寧波電網(wǎng)設(shè)備故障跳閘的最主要原因，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成了很大影響。

以往防雷主要針對輸電線路防雷展開[1-2]，該思路固然是從源頭上減少雷電對電網(wǎng)造成的影響，但面對短時期或一定時間內(nèi)無法提升線路防雷能力的情況，如何在現(xiàn)有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，最大程度地減少雷電對電網(wǎng)的影響，成為了一個值得研究的新領(lǐng)域。

本文以寧波電網(wǎng)為研究對象，從電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，在現(xiàn)有線路防雷能力基礎(chǔ)上，分析了不同線路遭雷擊跳閘后對電網(wǎng)運行產(chǎn)生的不同影響，并提出了有效的調(diào)控應(yīng)對措施。

1 寧波電網(wǎng)雷害現(xiàn)狀

隨著電網(wǎng)建設(shè)的高速發(fā)展，寧波供電公司管轄的110 kV及以上輸電線路總長已由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左右的速度快速增長。寧波電網(wǎng)2010—2014年事故跳閘統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：近5年寧波電網(wǎng)110 kV及以上線路累計跳閘520條次，除去用戶維保和托管線路，公司110 kV及以上輸電線路共計跳閘426條次，其中227條次為雷擊造成，占線路跳閘總數(shù)的53.3%。

近2年由于臺風、冰災(zāi)等極端天氣引起的跳閘次數(shù)較多，為了能更清晰地分析、比較雷擊跳閘比例，現(xiàn)剔除掉臺風、冰災(zāi)引起的跳閘，得到2010—2014年110 kV及以上輸電線路故障統(tǒng)計數(shù)量，如表1所示。可以看出，剔除自然災(zāi)害因素，各年事故跳閘中，雷電造成的線路跳閘比例均大于50%，說明雷擊是導致寧波電網(wǎng)設(shè)備故障跳閘的最主要原因。

表1 110 kV及以上輸電線路故障統(tǒng)計（2010—2014）

2 雷擊對寧波電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響

雷擊具有隨機性，一定區(qū)域內(nèi)的線路均可能受到雷擊。雷擊對電網(wǎng)造成最主要、最直接的影響是輸電線路的雷擊跳閘。不同線路遭雷擊跳閘后對電網(wǎng)運行產(chǎn)生的影響也不盡相同，本文從對電網(wǎng)影響較大的雷害入手，將雷擊對系統(tǒng)的影響分為兩類。

2.1 正常運行方式下，不同電壓等級同桿雙回線路遭雷擊跳閘后對電網(wǎng)的影響

寧波電網(wǎng)的輸電線路主要有500 kV，220 kV和110 kV 3個電壓等級，3個電壓等級的同桿雙回線路情況各不相同，因而同跳造成的影響也不盡相同。

寧波電網(wǎng)共有24回500 kV線路同桿，占500 kV線路總條數(shù)（27條）的88.8%。由于電壓等級最高，同桿雙跳造成的影響非常嚴重。烏寧5425/烏海5426雙線故障，將造成500 kV烏沙山電廠全停；勝蒼5801/勝巖5802雙線故障，將造成勝龍電廠500 kV全停；強寧5423/強海5424雙線故障，將造成強蛟電廠500 kV全停。

相比而言，寧波電網(wǎng)共110回220 kV線路（55個同桿回路）同桿，占220 kV線路總條數(shù)（151條）的72.8%，其中104回為全線同桿。220 kV線路電壓等級較高，同桿雙跳造成的后果也相當嚴重。55個同桿雙回線路中，若有17個同桿回路雙線故障，將造成1座220 kV公用變電站全停，導致大面積停電；若有5個同桿回路雙線故障，將造成1座220 kV用戶變電站（簡稱用戶變）全停或與系統(tǒng)解列。

此外，寧波電網(wǎng)共121個110 kV同桿雙回路，同桿比例在50%以上，其中有98個同桿回路為全線同桿。121個同桿雙回路中，有93個同桿雙回路雙線故障，將造成1座及以上110 kV公用變電站或用戶變?nèi)！?/p>

可見，在寧波地區(qū)的輸電線路中，電壓等級越高，同桿雙回的概率越大，雷擊造成的后果也越嚴重。

2.2 計劃檢修等特殊運行方式下，線路遭雷擊跳閘后對電網(wǎng)的影響

計劃檢修等特殊運行方式下，電網(wǎng)較正常運行方式更為薄弱，此時雷擊造成的影響也更為嚴重。特殊方式下，線路遭雷擊跳閘后對電網(wǎng)的影響可分為3種情況：

（1）雷擊聯(lián)絡(luò)線跳閘，導致局部電網(wǎng)小系統(tǒng)運行，甚至失穩(wěn)。

寧波電網(wǎng)已形成2個220 kV完全獨立的分區(qū)，每個獨立分區(qū)的各個非終端220 kV變電站之間，均通過聯(lián)絡(luò)線互連。正常電網(wǎng)運行方式下，雷擊聯(lián)絡(luò)線導致線路跳閘的后果僅僅是潮流的轉(zhuǎn)移，并未產(chǎn)生嚴重后果，但在特殊運行方式下，雷擊聯(lián)絡(luò)線跳閘可能會導致局部電網(wǎng)小系統(tǒng)運行，甚至失穩(wěn)，后果非常嚴重。

（2）雷擊線路跳閘，導致潮流斷面中運行設(shè)備過載。

在正常電網(wǎng)運行方式下，電網(wǎng)滿足N-1的要求，即電網(wǎng)中任何一個元件故障或缺失，會造成短時的部分設(shè)備過載，但并不影響電網(wǎng)的正常運行。而在事故或計劃檢修情況下，雷擊線路跳閘導致潮流斷面中運行設(shè)備過載的問題較為嚴重。

（3）雷擊跳閘導致終端變電站（簡稱終端變）、牽引站、特殊方式下的非終端變停電。

寧波地區(qū)共有11個220 kV公用終端變、3個220 kV用戶終端變。非正常方式下，原來的非終端變可能根據(jù)計劃檢修或臨時方式調(diào)整成為暫時的終端變，此時雷擊跳閘等異常情況，會導致較嚴重的后果。

3 減少雷擊對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)影響的策略

減少雷擊對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)影響的對策，可以理解為雷擊跳閘前后的手段，即不從如何減少雷擊線路的概率入手，而是在客觀雷擊情況和條件下，考慮如何處理好雷擊前后的運行方式，通過調(diào)整運行方式最大限度地避免雷擊對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的負面影響。以此為出發(fā)點，減少雷擊對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)影響可從以下五方面展開。

3.1 繪制雷害風險分布圖，合理安排運行方式

掌握雷害分布對于電網(wǎng)運行方式的安排非常重要，根據(jù)寧波地區(qū)的實際情況積極繪制雷害風險分布圖，可為寧波地區(qū)輸電線路防雷技術(shù)管理水平的提升提供可靠依據(jù)。同時，國家電網(wǎng)公司也出臺了《關(guān)于印發(fā)架空輸電線路差異化防雷工作指導意見的通知》，對雷電監(jiān)測及雷害統(tǒng)計分析、雷區(qū)分布圖繪制等工作提出相關(guān)建議，為進一步規(guī)范架空輸電線路差異化防雷工作，提高輸電線路防雷技術(shù)管理水平提供了政策導向。

基于雷害風險圖，調(diào)控中心考慮在不同區(qū)域不同雷害的情況下，對《寧波電網(wǎng)主系統(tǒng)變電站雷季運行方式》進行更一步精細化編制，并在雷季據(jù)此合理安排運行方式。

表2 220 kV同桿線路N-2故障引起的事故等級統(tǒng)計

3.2 關(guān)注同桿線路雷擊故障，控制同桿線路比例

寧波電網(wǎng)同桿線路同時故障引起的事故后果比較嚴重，而寧波電網(wǎng)110 kV及以上線路同桿雙回（或多回）架設(shè)比例偏高，同桿雙回線路同時故障的情況需要重點關(guān)注。同桿雙回線路同時故障的問題，本質(zhì)上是線路N-2故障下電網(wǎng)的安全性問題。考慮到500 kV線路防雷標準較高，雷害的影響相對較小；相對而言，220 kV線路較110 kV線路更重要，且同桿雙回占比更高，因此，首先從220 kV線路著手開展N-2故障分析。

寧波地區(qū)范圍內(nèi)，220 kV同桿線路N-2故障將導致16座220 kV公用終端變?nèi)＃瑯?gòu)成五級電網(wǎng)事件。例如，曉昌4R19、曉洲4R20線同跳可能導致舟山電網(wǎng)切負荷260 MW，占舟山電網(wǎng)負荷的32%，構(gòu)成一般電網(wǎng)事故。其它的220 kV同桿線路N-2故障引起的事故等級見表2。

根據(jù)上述事故等級的統(tǒng)計，調(diào)控中心需出臺相關(guān)事故預(yù)案與之匹配，在電網(wǎng)設(shè)備和條件允許時，以最合理的方式緩解同桿線路N-2的問題。

除事故預(yù)案外，還需從根本上解決同桿線路同時故障的問題，即合理控制同桿線路的比例和分層分區(qū)時考慮同桿風險，具體措施主要有[3]：

（1）在規(guī)劃設(shè)計階段，對于承擔重要負荷的終端變（如電鐵牽引站），可以考慮從不同的變電站接入，并盡量減少其進線的同桿部分。

（2）在系統(tǒng)分層分區(qū)時，應(yīng)充分考慮同桿線路的影響，盡可能避免出現(xiàn)同桿雙回線路送至終端變的情況，特別應(yīng)避免串供多個終端變的現(xiàn)象。

研究組和常規(guī)組患者臨床治療有效率對比，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），兩組用藥不良反應(yīng)率對比，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表1。

（3）合理分配終端變負荷，并配置合適的安全自動裝置（如備自投等），盡可能減少同桿并架線路雙線同停產(chǎn)生的負荷損失。

3.3 減少電網(wǎng)設(shè)備計劃停電檢修冗余時間

在計劃檢修和特殊運行方式下，雷擊對電網(wǎng)的影響尤為明顯，為了降低這種異常方式下電網(wǎng)所面臨的風險，縮短電網(wǎng)持續(xù)異常狀態(tài)的時間迫在眉睫。減少電網(wǎng)設(shè)備計劃停電檢修冗余時間就是一項十分奏效的舉措，具體可從以下幾方面開展工作：

（1）加強不同廠站操作配合。電網(wǎng)設(shè)備檢修停役往往需要各級調(diào)度、運維單位配合，多廠站之間進行倒負荷、設(shè)備停役等操作，涉及廠站眾多，班組眾多，各班組之間操作水平、所需時間各異。對此可提前安排整體操作時間，根據(jù)操作要求倒推時間安排，根據(jù)運維操作時間卡停役設(shè)備。從而實現(xiàn)各廠站之間密切配合，努力減少或避免多廠站共同等待的情況。

（2）合理安排不同工作。由于設(shè)備停電難度大，往往一項停役工作涉及多項檢修，各項檢修工作間存在時間配合問題，如操作停電安排困難，或者工期錯開復雜等。對此，檢修單位可提前提交相關(guān)檢修任務(wù)要求及詳細內(nèi)容，結(jié)合具體內(nèi)容穿插安排工作，提前制定檢修工作時間卡，保障工作各項之間無縫銜接。從而實現(xiàn)多項工作緊密配合，縮短停電時間及運維、檢修人員等待時間。

（3）及時跟進檢修進度。檢修進度往往需要與設(shè)備停役配合，在運行人員操作的同時，檢修人員已經(jīng)在廠站等待，此類事件影響檢修人員工作效率，并有可能推遲設(shè)備復役時間。對此，可提前安排運維操作時間，必要時可提前安排負荷轉(zhuǎn)移工作，有效減少因操作卡澀導致檢修人員等待的冗余時間。從而實現(xiàn)檢修人員按時間卡抵達即可進行設(shè)備維修，與運維人員操作實現(xiàn)無縫對接。

3.4 提升雷擊跳閘后的事故響應(yīng)速度

雷擊跳閘事故情況下，盡快處理事故和恢復送電至關(guān)重要。可以從三方面入手，加快雷擊跳閘后的事故響應(yīng)速度：監(jiān)控人員快速發(fā)現(xiàn)跳閘信息，編制最迅速的遠方遙控操作流程，并減少運維人員到達現(xiàn)場的時間；通過雷電定位系統(tǒng)告知相關(guān)信息，幫助線路人員及時查找、確定、排除故障點，及時恢復送電；加快監(jiān)控人員與運行人員在雷擊跳閘后配合恢復送電的速度。

具體舉措涉及監(jiān)控信息的準確性、監(jiān)控信息的規(guī)范與整治、開關(guān)常態(tài)化操作、提升調(diào)控員電網(wǎng)事故處理能力、提升運維站響應(yīng)速度5個方面：

（1）監(jiān)控信息的準確性。若廠站設(shè)備出現(xiàn)接點抖動、光耦擊穿、直流接地等異常現(xiàn)象，大量的無效信息刷屏，將嚴重影響監(jiān)控員對監(jiān)控信息的判斷、處理，有時甚至會出現(xiàn)誤發(fā)信。對此，應(yīng)加強廠站設(shè)備的選型、運行、維護和消缺。從而減少信息總量，減少無效重復信息刷屏次數(shù)，提高監(jiān)控效率。

（2）監(jiān)控信息的規(guī)范與整治。監(jiān)控系統(tǒng)對于信息的描述與現(xiàn)場實際不一致，主變壓器或線路限額有誤造成誤發(fā)信，部分信息為無效信息。對此，二次運行班應(yīng)根據(jù)《220 kV變電站典型信息表》規(guī)定，對無效、冗余信息發(fā)出的原因進行分析。從而實現(xiàn)信息的表述與現(xiàn)場實際的一致，避免調(diào)控員對于信息的誤判。

（3）開關(guān)常態(tài)化操作。日常進行遠方遙控操作比例小，未形成常態(tài)化遠方遙控操作，可遙控開關(guān)比例還有待提高。對此，可嘗試開關(guān)遙控操作常態(tài)化，并提高可遙控開關(guān)比例。從而逐步實現(xiàn)遙控操作常態(tài)化，縮短事故情況下隔離故障、恢復送電的時間。

（4）提升調(diào)控員電網(wǎng)事故處理能力。因調(diào)控員業(yè)務(wù)水平差異，對事故分析、判斷能力不一，新調(diào)控員仍需鍛煉；同時電網(wǎng)規(guī)模逐步擴大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，設(shè)備型號不一，新型設(shè)備的不斷更新，對事故分析、判斷造成一定難度。對此，應(yīng)加強調(diào)控員業(yè)務(wù)培訓；定期舉行相關(guān)反事故演習；定期開展各類知識講座，深入現(xiàn)場熟悉設(shè)備。從而實現(xiàn)快速、準確地分析、判斷事故，為制定事故處理方案節(jié)省寶貴時間。

（5）提升運維響應(yīng)速度。事故后因各種原因?qū)е逻\維人員到達現(xiàn)場不夠迅速，造成停電時間不能控制在最少；運行人員業(yè)務(wù)水平參差不齊，事故后，檢查匯報不詳細、不準確，往往造成多次重復檢查，延誤事故處理時間。對此，應(yīng)編制規(guī)范事故匯報表格，避免運行人員多次重復檢查；對運行人員到達現(xiàn)場時間進行記錄，并在必要情況下進行考核。從而做到事故后準確詳細匯報事故信息，各相關(guān)變電站人員及時就位，大大縮短運行人員到達變電站和事故匯報的總時間。

3.5 完善寧波地區(qū)的雷電定位系統(tǒng)

雷電定位系統(tǒng)是一種觀測、記錄雷電活動的先進手段，在電網(wǎng)調(diào)度運行生產(chǎn)中，為指導雷季運行方式安排，判斷線路故障性質(zhì)，縮短雷擊故障處理時間，減少雷擊損失等提供了新的技術(shù)支持[4-5]。在發(fā)生雷擊跳閘后，其最直接的作用是指導輸電線路雷擊故障點的查找，提高查找效率。

雷電定位系統(tǒng)在寧波地區(qū)已初步建成，但尚未得到廣泛應(yīng)用，調(diào)控中心對雷電定位的情況掌握并非實時。因此，應(yīng)進一步完善覆蓋寧波地區(qū)的雷電定位系統(tǒng)，使得調(diào)控中心能夠?qū)崟r掌握雷電定位的狀態(tài)。在線路發(fā)生雷擊跳閘后，調(diào)控值班人員可根據(jù)定位系統(tǒng)幫助輸電運檢室人員查找到最有可能發(fā)生雷擊的桿塔位置，做到有的放矢，減輕輸電運檢室人員的工作強度。

4 結(jié)語

本文從一個全新的視角提出了基于現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的防雷思路，討論了雷前雷后相結(jié)合的防雷對策，包括繪制雷害風險分布圖、合理安排運行方式，關(guān)注同桿線路雷擊故障、控制同桿線路比例等五項防雷策略，為寧波電網(wǎng)防雷工作的開展指明了新方向，也為傳統(tǒng)的電網(wǎng)防雷提供了調(diào)控應(yīng)對的新思路。

[1]易輝，崔江流.我國輸電線路運行現(xiàn)狀及防雷保護[J].高電壓技術(shù)，2012，27（6）∶44-45.

[2]朱長榮.電力系統(tǒng)防雷措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（10）∶142-143.

[3]錢建國，裘愉濤，方愉冬.浙江電網(wǎng)220 kV同桿并架線路雷擊應(yīng)對措施研究[J].浙江電力，2013，32（1）∶4-6.

[4]張鋒，張怡.雷電定位系統(tǒng)在浙江電網(wǎng)調(diào)度運行中的應(yīng)用[J].華東電力，2005，33（3）∶167-170.

[5]張怡，張鋒.雷電定位系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].浙江電力，2005，24（2）∶26-29.

[6]曹炯，余長水.山區(qū)高壓輸電線路雷擊跳閘分析和改進措施[J].浙江電力，2011，30（5）∶19-21.

（本文編輯：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

龔向陽(1980），男，高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)調(diào)度運行和管理工作。