110 kV隆高898线多次跳闸原因分析及处理

冷华俊，白少锋

(镇江供电公司，江苏省镇江市 212000)

0 引言

110 kV隆高898线于2009年11月26日投运。该线路自2010年2月以来，多次在雷雨天气跳闸，后来几乎达到“打雷就跳”的程度，对用户用电造成严重影响。本文针对隆高线多次跳闸故障情况进行分析，并提出合理可行的解决方案。

1 线路故障原因分析

1.1 线路基本情况及故障情况介绍

110 kV隆高898线线路长度为13.024 km，其中电缆长度为0.614 km，1～22号塔段为新建线路，22～41号塔段为退役改造的220 kV谏泰Ⅰ、Ⅱ线。其中跨越长江段利用原220 kV谏泰Ⅰ、Ⅱ线跨江塔，跨江段全长2.338 km，其中江面主跨1.288 km，两侧跨江塔高106 m［1］，到高桥后利用原110 kV石港Ⅱ线高桥变支线线路接入高桥变，接线方式见图1。

图1 高桥—绍隆接线图Fig.1 Connection of Gaoqiao—Shaolong

隆高线长江大跨段线路相位分布见图2，隆高线C相位于线路左侧上相。大跨烟筒塔始建于20世纪50年代，建成初期为单回路线路，上面2根顶线为避雷线。1988年将上面2根也作为导线，变成双回路运行，这样就造成大跨越段无避雷线的运行方式。为保证线路的安全运行，于1989年从日本日立公司专门定制了2组氧化锌避雷器，并在避雷器上串联了0.55 m的保护间隙［2-3］，作为跨江段上面2相导线的防雷保护措施。该保护方式在线路作为220 kV谏泰Ⅰ、Ⅱ线运行及后来作为110 kV隆高898线降压运行初期，均运行正常，未发生异常的雷击跳闸。

图2 长江大跨越塔相位分布Fig.2 Phase distribution of crossing tower over the Yangtze River

110 kV隆高线具体跳闸记录见表1。

表1 110 kV隆高线故障跳闸情况Tab.1 Situation of fault tripping in 110 kV Longgao Transmission Line

在2010年2月9日110 kV隆高898线第1次发生雷击跳闸后，运行单位立即安排线路巡视，查找故障点。根据故障测距结果计算，故障点应在35号塔即大跨北烟筒塔附近(见图3)。但是因普遍认为线路35～41号塔段为原220 kV线路，绝缘水平应大大高于110 kV线路，所以在地面巡视25～41号塔段部分无结果后，巡视的重点放在了41号塔之后，即110 kV线路部分，但是都未查出结果。

在2010年8月4日线路发生连续2次跳闸后，安排了对江北段所有杆塔进行登杆检查。经过查找，在35号塔大跨北烟筒塔上发现C相避雷器保护间隙上有多处比较新的放电点(见图4)，且该相避雷器的放电计数器已经严重损坏(见图5)。在线路其他地方未发现放电点。

1.2 故障原因分析

由表1中可以看出，所有跳闸故障测距都十分接近，故障相都为C相，故障特征基本相同，初步分析故障点应该在同一位置。

根据线路登杆检查结果来看，雷电流应该是在大跨C相避雷器处释放入地，在正常情况下由于此处安装了避雷器，可以保证线路正常运行，不会导致跳闸［4］。但是根据故障保护动作情况看(零序I段，距离I段)，线路发生了单相接地，故障点在大跨C相避雷器上可能性较大，具体分析如下。

避雷器串联保护间隙的模型见图6，雷击时恢复电压［5］为

式中:U为恢复电压，Ug为保护间隙电压，Ur为避雷器上的电压。

C相导线遭受雷击后，当雷电波到达避雷器处，首先保护间隙g击穿，避雷器动作，雷电流被泄入大地，随之工频短路电流(即工频续流)要通过间隙和避雷器。在正常情况下，此时避雷器的电阻r迅速增大，避雷器上的电压Ur也迅速增大，使得U＞UN(系统相电压)，间隙电弧熄灭，工频续流未能通过，系统恢复正常，不会跳闸［5］。但是因为该避雷器已经运行长达20年，且因杆塔较高(全高106 m)，又无避雷线，本身易遭受雷电直击。避雷器多年来在恶劣条件下运行，且长期以来未进行任何试验，电气特性已经发生变化，其内部的部分阀片可能受潮损坏［6-7］，导致线路单相接地跳闸;但在跳闸之后，工频续流被强行截断，保护间隙内的电弧熄灭，而0.55 m的保护间隙和避雷器电阻又能够维持110 kV系统的正常运行，所以线路又重合成功。这就可以解释为什么线路在避雷器的保护下总是“打雷就跳”，但是又总是“重合成功”。

图6 避雷器串联保护间隙模型Fig.6 Model of series protective gap of C-phase arrester

根据以上分析并结合现场情况，跳闸故障点应该就在35号大跨北烟筒塔C相避雷器上。

2 处理方案

2.1 更换避雷器

根据线路的故障原因分析，跳闸可能是因为避雷器损坏造成的，既然大跨段线路现在作为110 kV线路在运行，那么直接更换1个常用的110 kV或220 kV避雷器是否可行需要研究。

经查阅资料，考虑到特殊的使用条件(杆塔高度高，无避雷线)，容易遭受直击雷，该组避雷器可通过专门从日本定制，型号为 ZLA-X25C，额定电压为240 kV，标称放电电流为20 kA;其能量吸收能力为24 kJ/kV，总能量吸收能力为5760 kJ，相当于115 kA的雷直击于避雷器附近的导线上，向避雷器所释放的能量［1］。而依照我国电力行业技术标准 DL/T－804—2002中避雷器线路试验放电参数的规定［8］(见表2)，根据表中数据可知常用的110 kV及220 kV避雷器的放电标称电流只能达到5～10 kA，远远不能满足大跨越的保护要求。

表2 避雷器线路试验放电参数Tab.2 Discharge parameters in line test of arrester

如定做一套符合要求的避雷器，则需要较长的时间，隆高线作为高桥变的主供电源，在“迎峰度夏”期间频繁跳闸，对用户的供电可靠性造成极大影响，是需尽快解决的问题。因此在经过实地勘察后，决定采用调整线路接线的方法来解决雷击跳闸问题。

2.2 调整跨江段线路

经调查了解，该绍隆—高桥双回线路建设初期的规划是:一回作为绍隆—高桥(隆高898线)送电线路，另一回在高桥变门口与现有李典—高桥线路(李沙7A2线)搭接形成李沙线绍隆支线。李沙7A2绍隆支线(见图2中4、5、6相，即大跨段下面3根导线)现暂未投运。

根据以上情况，并结合图1的线路接线现状，设计调整方案如下:将110 kV隆高898线在跨越塔上调整至图2中第4、5、6相，将图2中第1、2相在大跨上接地，恢复顶线的避雷线作用。具体的线路调整方案如图7:在898线41号分支塔上将隆高898线与李沙线绍隆变支线换位，使大跨段运行线路利用原李沙7A2线绍隆变支线线路(即大跨段下面3根导线)，并将顶上2根导线在大跨段上接地作为避雷线使用，然后在绍隆变将7A2间隔与898间隔调换并调整相序，高桥变间隔不需调整。

图7 系统调整后接线图Fig.7 Adjusted wiring diagram

3 结论

制定出调整方案后，在2010年9月8日完成了线路调整工作，线路调整后已经过2年夏季雷暴天气考验，而线路一直运行正常，没有再发生雷击跳闸事故。

通过以上对线路故障处理情况的介绍可以看出，输电线路架设避雷线是较为可靠的防雷保护方式，避雷器虽然作为线路防雷保护的另外一个重要手段，但是因其本身的质量及寿命老化等问题，有时反而成为线路运行的“薄弱点”。在今后的线路运行工作中，应加强对线路避雷器的管理，建立定期试验制度，及时检测避雷器的泄漏电流、持续电流和绝缘电阻等电气参数［9-10］，对试验异常的避雷器进行及时更换，以保证线路的安全稳定运行。

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