針對房山區(qū)35kV雙回架空線雷擊同時(shí)跳閘的問題分析與建議

徐揚(yáng)　韓軼

摘要：自2008年以來，北京市房山供電公司所屬多條同塔并架雙回線的35kV線路，出現(xiàn)了多次雙回線路同時(shí)雷擊跳閘的問題。本文在介紹雷擊主要特征和危害的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了35kV架空線路雷擊的特點(diǎn)，并結(jié)合近幾年房山區(qū)35kV架空線路的雷擊事故案例，根據(jù)線路的地形特點(diǎn)、線路防雷設(shè)施、雷電特點(diǎn)等情況綜合分析造成35kV架空線路同塔并架雙回線遭雷擊同時(shí)跳閘的可能原因，并針對可能原因提出可行的防治措施和建議方案，用來給實(shí)際改造和防雷擊建設(shè)提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：同塔雙回；雷擊跳閘；防雷擊措施

0 引言

房山區(qū)由于地處丘陵和山地，輸電線路的海拔高、跨地距離長、氣象環(huán)境尤其復(fù)雜，導(dǎo)致桿塔高度增加、線路暴露部分長、引雷半徑也增大，因此電網(wǎng)雷擊事故更為常見，對已防雷保護(hù)的技術(shù)要求也更為嚴(yán)格。近幾年，房山區(qū)供電公司的多條同桿并架35kV輸電線路，多次發(fā)生雙條線路同時(shí)雷擊跳閘的事故。我們應(yīng)該根據(jù)線路的地形特點(diǎn)、線路防雷設(shè)施、雷電特點(diǎn)等情況綜合分析造成雙條線路跳閘的原因，并針對這種特殊的線路雷擊事故采取更為實(shí)際有效的防御方法，降低輸電線路的跳閘率。

1 線路防雷的主要性能指標(biāo)

衡量線路防雷性能好壞的指標(biāo)一般分為兩方面：

（1）雷擊跳閘率。雷擊跳閘率是指每百公里線路每年（按40個(gè)雷電日計(jì)算）由雷擊引起的線路跳閘次數(shù)。

（2）耐雷水平。耐雷水平是指能引起絕緣子閃絡(luò)的最小雷電流幅值。

如何確定線路的防雷方式，提高線路耐雷水平，降低雷擊跳閘率是防雷設(shè)計(jì)中非常重要的工作。應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)的運(yùn)行方式，線路的電壓等級和重要程度、線路經(jīng)過地區(qū)的雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱、地形地貌特點(diǎn)、土壤電阻率的高低等自然條件，參考當(dāng)?shù)卦芯€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)果，采取合理的保護(hù)措施。

2 雙回線遭雷擊同時(shí)跳閘的原因分析

2.1雷擊易引起35kV線路跳閘的原因

造成35kV線路雷擊跳閘率高的原因主要是以下幾點(diǎn)：

（1）線路的絕緣水平不高：35kV線路的絕緣水平不高，致使其絕緣子容易發(fā)生閃絡(luò)，導(dǎo)致雷擊跳閘率升高。

（2）中性點(diǎn)運(yùn)行方式：采用中性點(diǎn)不直接接地的運(yùn)行方式，其電容電流普遍偏高，且均大于10A，導(dǎo)致雷擊故障建弧率高，因而導(dǎo)致雷害事故較多。

（3）進(jìn)線段保護(hù)存在的問題：進(jìn)線段僅僅架設(shè)單地導(dǎo)線不能滿足防雷需求。

（4）桿塔接地電阻超標(biāo)：過大的桿塔接地電阻使得雷電流不能可靠入地，從而提高了線路的雷擊跳閘率。因此為了保證雷電流入地，必須確保桿塔的沖擊接地電阻小于10。

2.2 35kV雙回線同時(shí)跳閘的原因分析

影響同塔線路雷擊跳閘的主要因素有地閃密度、雷電流幅值、地線保護(hù)角、線路絕緣水平、桿塔高度、桿塔接地電阻、土壤電阻率、地面傾角、地形地貌等。其中繞擊影響因素主要有地線保護(hù)角、桿塔高度、地面傾角等，反擊影響因素主要有桿塔接地電阻、土壤電阻率、桿塔高度、線路絕緣水平等[3]。同塔雙回線路雷擊跳閘及雙回同時(shí)跳閘危害較大，可能導(dǎo)致整個(gè)電源通道中斷，造成多個(gè)變電站失壓及大面積停電事故。統(tǒng)計(jì)表明同塔線路雷擊同時(shí)跳閘重合成功率亦低于一般單回線路。下面將對同塔雙回線路雷擊跳閘的主要影響因素進(jìn)行分析，總結(jié)同塔雙回線路雷擊閃絡(luò)特性以及應(yīng)該采取的有針對性的防雷措施。

（1）雷電反擊是造成同塔雙回線路雷擊同時(shí)跳閘的絕對主因。如表1所示， 2008-2012年房山區(qū)電網(wǎng)同塔雙回線路雷擊同時(shí)跳閘統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，雷電定位實(shí)際探測的導(dǎo)致同塔線路雷擊同時(shí)跳閘的雷電流幅值 80%以上高于同塔線路雙回反擊耐雷水平。剩余不到 20%的雷電流幅值低于反擊耐雷水平，原因是雷電定位系統(tǒng)受探測站布點(diǎn)、探測地形及距離等因素影響導(dǎo)致探測誤差存在隨機(jī)性[3]。

（2）強(qiáng)雷暴過程中連續(xù)或多次雷電繞擊也會(huì)導(dǎo)致雙回線路同時(shí)跳閘。雷電活動(dòng)存在復(fù)雜性，房山區(qū)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)在局部強(qiáng)烈的雷暴過程中，也經(jīng)常發(fā)生連續(xù)、多次小電流繞擊導(dǎo)致同塔雙回線路雷擊同時(shí)跳閘情況，從雷擊故障時(shí)雷電定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測的雷電流數(shù)據(jù)可以得出這一結(jié)論。由表1數(shù)據(jù)，2008年6月26日房山區(qū)南張線路一次35kV同塔雙回線路雷擊同時(shí)跳閘故障就是由連續(xù)多次雷電流繞擊造成的。

（3）地形對同塔雙回線路雷擊同時(shí)跳閘影響也較大。由房山區(qū)近幾年線路遭雷擊統(tǒng)計(jì)可得，平地或平原地形雷擊故障約占50%，山地或高山雷擊故障約占50%（其中大多數(shù)雷擊發(fā)在山坡或山頂）。并且發(fā)生雷擊同時(shí)跳閘的故障桿塔中，塔高比較高的直線塔占較多數(shù)。

3 防止雙回線遭雷擊同時(shí)跳閘的解決措施

3.1 線路避雷器的綜合應(yīng)用

（1）無間隙線路避雷器。無串聯(lián)間隙型避雷器直接與導(dǎo)線連接，利用避雷器電阻的非線性特性保護(hù)絕緣子串，與帶串聯(lián)間隙型相比具有吸收沖擊能量可靠，無放電延時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。無間隙避雷器一般裝有故障脫落裝置，在正常情況下，通過雷電流和操作過電壓電流，脫離器均不動(dòng)作；在異常情況下，當(dāng)避雷器發(fā)生故障損壞時(shí)，工頻電流通過脫離器，脫離裝置能可靠動(dòng)作，使損壞的避雷器自動(dòng)與導(dǎo)線脫離，保證正常供電，絕緣間隔棒保持導(dǎo)線與避雷器之間有足夠的絕緣距離。

（2）帶間隙線路避雷器。采用帶間隙的線路避雷器保護(hù)進(jìn)線段終端桿，帶串聯(lián)間隙型避雷器與導(dǎo)線通過空氣間隙來連接，間隙擊穿電壓低于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，正常時(shí)避雷器處于休息狀態(tài)，不承受工頻電壓的作用，只在一定幅值的雷電過電壓作用下串聯(lián)間隙動(dòng)作后避雷器本體才處于上作狀態(tài)，因此具有電阻片的荷電率較高，雷電沖擊殘壓降低，可靠性較高，運(yùn)行壽命較長等特點(diǎn) [4]。

3.2 降低桿塔的接地電阻及安裝消弧線圈

35kV線路進(jìn)線段桿塔接地電阻值不得超過10歐姆。避雷線對雷電過電壓的降壓作用，是依靠低的接地電阻來實(shí)現(xiàn)的，而且接近于反比例關(guān)系。配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地分為經(jīng)固定消弧線圈接地和經(jīng)自動(dòng)消弧線圈接地兩種型式。固定消弧線圈由于調(diào)諧上的困難現(xiàn)已逐漸淘汰，取而代之的是自動(dòng)消弧線圈。自動(dòng)消弧線圈由于能實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)電容電流、調(diào)整補(bǔ)償電流，使補(bǔ)償后的殘流小于10A，所以當(dāng)線路絕緣子在雷擊閃絡(luò)時(shí)，在雷電流過后能把工頻續(xù)流控制在10A以下，使其不能建立持續(xù)燃燒的接地電弧，控制了配電網(wǎng)的雷擊建弧率，因而有效地控制了配電網(wǎng)的雷擊跳閘率，降低了配電網(wǎng)雷害事故。

3.3 裝設(shè)自動(dòng)重合閘

自適應(yīng)單相自動(dòng)重合閘是一種新型的重合閘原則，它的核心之處在于它在重合之前能夠區(qū)分瞬時(shí)性故障和永久性故障，避免了傳統(tǒng)自動(dòng)重合閘的盲目性，消除了重合于永久性故障時(shí)對系統(tǒng)的危害。但是由于自適應(yīng)重合閘對于區(qū)分瞬時(shí)性故障和永久性故障并不十分準(zhǔn)確，技術(shù)尚不完善，所以對于房山區(qū)35kV輸電線路來說，并不建議使用自適應(yīng)重合閘。

參考文獻(xiàn)

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[4] 陳錫陽，尹創(chuàng)榮，葛棟，張翠霞，王獻(xiàn)麗，賀子鳴，楊挺，王偉然. 110kV線路復(fù)合絕緣子防雷保護(hù)并聯(lián)間隙的應(yīng)用研究[J]. 高壓電器，2012，02：60-65+70.

[5] 陳錫陽，尹創(chuàng)榮，楊挺，王偉然，葛棟，張翠霞，王獻(xiàn)麗，賀子鳴. 110kV輸電線路并聯(lián)間隙防雷裝置的設(shè)計(jì)與運(yùn)行[J]. 電力建設(shè)，2011，06：57-61.

作者簡介：徐揚(yáng)（1985-12），男，漢族，北京人，工程師，碩士學(xué)位，畢業(yè)于北京交通大學(xué)，電氣工程專業(yè)，現(xiàn)就職于國網(wǎng)北京市電力公司房山供電公司，主要研究方向?yàn)楣こ添?xiàng)目管理、電網(wǎng)運(yùn)行管理等。

韓軼（1985-11），女，漢族，北京人，工程師，碩士學(xué)位，畢業(yè)于北京交通大學(xué)，電氣工程專業(yè)，現(xiàn)就職于國網(wǎng)北京市電力公司豐臺供電公司，主要研究方向?yàn)殡娏θ肆Y源教育培訓(xùn)，輸配電運(yùn)行管理等。