500kV同塔雙回線路典型雷擊同跳機理與防雷標準分析

梁健，張杰

（云南電網有限責任公司紅河供電局，云南 蒙自 661100）

0 前言

某日500 kV 紅甲線、紅乙線兩側主保護同時動作跳閘跳閘，重合成功，故障相別均為C 相。

輸電所組織班組人員利用無人機精飛和登塔的方式對500 kV 紅甲、乙線進行事故特巡，發現#088 塔甲線C 相整串絕緣子及導線防震錘有放電痕跡；#088 塔乙線C 相整串絕緣子閃絡及導線防震錘也有明顯閃絡放電痕跡。

故障線路跳閘現場為雷雨天氣，附近落雷強烈，

通過電網雷電監測系統查詢故障時段500 kV 紅甲、乙線附近落雷情況，其中跳閘時間段內在500 kV 紅甲、乙線#88-#89 附近有個250.6 kA 主放電。

1 線路基本情況

1.1 總體概況

500 kV 紅甲、乙線于2008年05月20日投運，該線路全長133.072 公里，總桿塔基數287。線路全線采用同塔雙回架設，即500 kV紅甲線全線與500 kV 紅硯乙線同塔架設。線路設計執行DL/T 5092-1999《110 kV～500 kV 架空送電線路設計技術規程》標準。

500 kV 紅甲、乙線設計氣象條件為最大設計風速30m/s，#001-#044、#058-#109 塔設計覆冰5 mm，#044-#058 塔設計覆冰10 mm，年均雷暴日數75 天。

導線型式及根數為4×LGJ-500/45 型鋼芯鋁絞線、每相4 根子導線正方形排列。地線形式為 OPGW-S-18B1+6B4-110（#001-#046）、OPGW-S-18B1+6B4-100（#046-#109）、LBGJ-80-20AC（#046-#109）、LBGJ-120-40AC（#001-#046）。

施工人員在防潮保護層施工期間應注意使用絕緣材料，以免地面受到外界潮濕的影響。同時，施工人員還應充分結合實際施工情況采用微孔材料。在輻射采暖施工期間，技術人員應做好表面層與絕緣層的嚴密工作，嚴格按照施工圖紙完成施工，并強化后期的驗收與監督工作，充分確保木地板面填充層的干燥性。

1.2 線路防雷及絕緣

該線路懸垂串和跳線串使用LXY-160、LXY3-210、LXY1-70 型玻璃絕緣子，耐張串使用LXY3-300 型玻璃絕緣子。絕緣配置：#001-#010 塔按Ⅲ級污區設計要求絕緣配置爬電距離為32 mm/kV，#011-#042 塔按Ⅱ級污區設計要求絕緣配置爬電距離為25 mm/kV，#043-#109 塔按Ⅰ級污區設計要求絕緣配置爬電距離為20 mm/kV。#086-#092 為直線塔，最小公稱爬電距離13200 mm，公稱結構高度32 片×155 mm/片。

500 kV 紅甲線相序按三相導線垂直排列，面向大號側C 相為上相、A 相為中相、B 相為下相。

500 kV 紅乙線相序按三相導線垂直排列，面向大號側B 相為上相、A 相為中相、C 相為下相。

1.3 故障桿塔

#088 桿塔塔型為SZ553-24，桿塔全高53.4 m，桿塔地線保護角為-4.2°。塔設計工頻接地電阻為20 Ω，實測工頻接地電阻3.0 Ω，紅甲乙線#88 塔均未加裝線路避雷器。

2 耐雷性能計算及跳閘原因分析

2.1 耐雷性能計算

利用電網防雷分析軟件計算得到500 kV紅甲乙線#88 塔單回跳閘反擊耐雷水平為176 kA，雙回同時跳閘反擊耐雷水平為213 kA，繞擊耐雷水平為22.4 kA。

2.2 跳閘原因分析

a.在故障發生時間段未見過火痕跡，排除山火故障。

b.對現場故障段落通道內排查，未發現危及線路安全運行的植物，導線對地安全距離符合規程規范要求，排除風偏對邊坡和樹竹放電。

c.現場檢查發現絕緣子表面干凈，未發現污穢物，排除污閃可能性。

e.根據故障錄波圖、雷電定位系統和現場巡線情況，本次線路跳閘故障時刻和雷擊時間非常接近，探測到的雷電流幅值高達250.6 kA，且現場排查的故障塔位和雷電定位位置也一致，因此推測此次故障極有可能是雷擊造成?？紤]到雷電流很大，繞擊可能性很小，因此很可能是反擊造成。

進一步根據#88 塔耐雷性能計算結果可知，其單回跳閘反擊耐雷水平為176 kA，雙回同時跳閘反擊耐雷水平為213 kA，而雷電定位系統查詢到故障時刻的落雷為250.6 kA，高于雙回同時跳閘反擊耐雷水平，因此該雷電流如果擊中#88 塔是會造成雙回同時跳閘的。再根據錄波圖，跳閘時刻A 相電壓運行電壓約為90° ～100°，此時，A 相和B 相電壓均為正值，C 相電壓為負值，250.6 kA 的正極性雷電流將在桿塔上產生很高的正電位，此時桿塔與C 相的電壓差最高，最有可能先擊穿放電。對250.6 kA 正極性雷電流擊中#88 塔甲線側地線支架進行詳細仿真計算，各相絕緣子串的過電壓波形可見紅甲線C 相和乙線C 相確實出現了同時跳閘的情況。從而得出此次故障是由250.6 kA 的超大正極性雷電流反擊紅甲乙線#88塔造成甲線C 相和乙線C 相同時閃絡引起的。

3 現行標準防雷指標要求與對照

3.1 現行防雷設計規定和耐雷性能指標

500 kV 紅甲乙線為2008年投產的線路，因此根據DL/T 5092-1999《110 kV～500 kV 架空送電線路設計技術規程》，500 kV 線路設計方面的防雷要求主要有：

1）220 kV 及以上同塔雙回線路地線保護角不宜大于20°。

2）桿塔接地電阻應滿足下表的要求。

表1 國標對線路桿塔接地電阻要求值

目前GB/T 50064-2014《 交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》給出了110 kV～750 kV 線路單回跳閘反擊耐雷水平不超過表4-2 中數值，標準并未給出繞擊耐雷水平。

表2 國標要求的單回跳閘反擊耐雷水平（kA）

3.2 500 kV紅硯甲、乙線防雷指標對照

1）500 kV 紅甲、乙線設計情況對照地線保護角，#88 塔地線保護角為-4.2°，滿足1999版和2010 版設計規程要求。

a.接地電阻，實測接地電阻為3.0 Ω，滿足規程要求。

b.絕緣配置，#88 全高53.4 m，海拔1685 m，按規程規定，盤型絕緣子配置為27（155 mm）+2（146 mm），考慮海拔修正后的絕緣子片數不小于30 片，現配置32 片×155 mm，公稱結構高為4960 mm，大于設計規程要求值，且為高絕緣配置，滿足要求。

2）500 kV 紅甲、乙線#88 塔耐雷性能對照：

500 kV 紅甲乙線#88 塔單回跳閘反擊耐雷水平為176 kA，高于國標要求的單回跳閘反擊耐雷水平（142 kA～162 kA），滿足要求。

3）對照結果：

從線路設計規程和過電壓配合標準對照來看，500 kV 紅甲、乙線滿足設計防雷要求，同時其運行耐雷水平也滿足國標要求。

根據現場排查和分析，認為此次故障是由于250.6 kA 的超大正極性雷電流反擊紅甲乙線#88 塔造成甲線C 相和乙線C 相同時跳閘。

3.3 指標對照結果

從線路設計規程和過電壓配合標準對照來看，500 kV 紅甲乙線滿足設計防雷要求，同時其運行耐雷水平和跳閘率指標也滿足國標要求。

4 結束語

500 kV同塔雙回線路在屬于電網主干網架，安全穩定性要求高，發生雙回同跳影響較大。本文對500 kV 紅甲乙線的一次雷擊同跳故障進行了詳細分析，并與相關標準進行了對照核查，主要結論如下。

1）500 kV 紅甲、乙線雷擊單回跳閘反擊耐雷水平為176 kA，雷擊雙回同時跳閘反擊耐雷水平為213 kA，總體上發生雷擊跳閘的概率很小，造成本次同跳的原因是遭受了250.6 kA 的正極性落雷，超出了桿塔耐雷水平，屬于小概率事件。

2）500 kV 紅甲、乙線故障桿塔的防雷設計地線保護角、接地電阻、絕緣配置、耐雷水平）與標準要求進行了對照，結果表明設計參數滿足標準要求。

3）500 kV 同塔雙回線路重要程度高，根據本次分析雷擊同跳由反擊造成，影響反擊耐雷水平的主要因素為桿塔接地電阻和絕緣配置，后續建議對重要線路的雷擊高風險桿塔適當降低桿塔接地電阻和提高絕緣配置。