江西电网500kV输电线路雷击故障分析

喻滨 丁元

（国网江西省电力公司检修分公司江西南昌330000）

江西电网500kV输电线路雷击故障分析

喻滨 丁元

（国网江西省电力公司检修分公司江西南昌330000）

本文针对江西电网500kV输电线路在2015年的7次雷击跳闸故障杆塔，进行了反击、绕击的耐雷水平和跳闸率的计算，并结合现场登塔检查及雷电定位系统显示数据，判断出绕击是江西电网500kV输电线路雷击故障的主要原因，并据此制定了差异化防雷措施。

反击：绕击：故障分析

前言

随着极端天气频现，江西电网500kV输电线路雷击引起的跳闸故障也逐年上升，雷击跳闸在总跳闸事故中的比例也呈上升趋势，其中2015年雷击跳闸7次，占总跳闸次数的63%。鉴于此，对江西电网500kV输电线路雷击故障进行分析，并针对故障原因进行防治也显得意义重大。

1 雷击跳闸的主要形式

出现在输电线路上有两种大气过电压：①雷电击中线路下发地面，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压；②雷电直接击中线路本体引起的，称为直击雷过电压。由于500kV线路绝缘水平较高，感应雷过电压不会引起闪络。雷直击于有地线线路的情况可分为三种，即雷击杆塔塔顶、雷击地线档距中间和雷绕过地线击于导线，前两种统称为反击，后一种称为绕击。

1.1 反击

当雷电直接击中杆塔或地线时，如果杆塔接地电阻较大，雷电流通过接地装置时会出现很高的电位，因此与接地装置相连的杆塔也会处于高电位。当杆塔电位升高到一定值时，杆塔对导线放电使绝缘发生击穿，从而导致线路跳闸。如杆塔与接地装置的阻抗较低，则线路的耐雷水平较高。一般500kV线路为125～175kA。

1.2 绕击

在雷电波作用下，线路与大地之间存在阻抗（称为波阻抗），当雷电绕过地线击中导线时，雷电流将经导线的波阻抗流散大地，导线的电位同时也急速上升，使导线对杆塔之间发生闪络，从而导致线路跳闸。由于导线的波阻抗较高，较低的雷电流可以产生较高的电压，因此线路的绕击耐雷水平较低。按有关规程上的算法，线路的绕击耐雷水平为U50%/100（kA），其中U50%为线路绝缘子串的50%冲击放电电压。

2 雷击故障计算

2.1 反击计算

本文杆塔反击计算中分别采取规程法和ATP-EMTP（电磁暂态模型）法进行计算。

2.1.1 规程法计算

根据DL/T620-1997，在中性点有效接地系统中，输电线路反击耐雷水平为：

式（1）中：U50%为绝缘子串50%冲击闪络电压（kV）；k为导线线间耦合系数；k0为导线与地线间的耦合系数；β为分流系数；Rch为杆塔冲击接地电阻（Ω）；ha为横担对地高度（m）；ht为杆塔高度（m）；hg为地线平均高度（m）；hc为导线平均高度（m）；Lt为杆塔等值电感（μH）。

规程法是由早期线路运行经验、现场实测与模拟试验归纳得出的，主要考虑保护角和杆塔高度的影响，将地形宏观地分为平原与山区两种，未考虑雷电先导入射角、地面倾角、杆塔形状、工作电压和雷电参数等对绕击率的影响，无法解释屏蔽失效、存在最大绕击电流的问题和绕击率过大的原因[2]。

2.1.2 ATP-EMTP计算

ATP-EMTP仿真计算法基于架空线路的实际布线结构和杆塔参数，考虑雷电参数、波传播过程、运行电压等建立计算模型，以绝缘子闪络电压值为判断依据模拟雷击过程，计算杆塔的耐雷水平。

2.2 绕击计算

绕击计算采取目前国际通用计算方法——改进电气几何模型（EGM）。电气几何模型是指将雷电的放电特性与线路的结构参数、杆塔所在地形等联系起来而建立的一种几何分析计算模型，其基本原理为：由雷云向地面发展的先导放电通道头部到达被击物体的临界击穿距离（击距）以前，击中点是不确定的，先到达哪个物体的击距之内，即向该物体放电。

3 江西省500kV输电线路雷击故障计算结果与分析

本文针对江西省500kV输电线路2015年雷击故障的7基杆塔进行了计算，计算结果见表1。

表1 雷击故障杆塔耐雷水平及跳闸率

通过表1数据，结合现场登塔检查结果及雷电定位系统收集的雷电信息，可以判定江西电网2015年7基杆塔故障均为雷电绕击引起的跳闸故障。

4 结论

通过对江西电网500kV输电线路2015年雷击故障分析，可以得出以下结论：

（1）江西省500kV输电线路中，单回路输电线路边相易遭受雷击，双回路输电线路中相易遭受雷击。同时，由于山坡对导线的屏蔽作用减弱，导致处于山顶或山坡上杆塔的下坡侧导线更易遭受雷击。

（2）江西电网500kV输电线路防雷电反击水平远高于防雷电绕击水平，建议对500kV输电线路进行防雷评估，针对杆塔的具体情况进行防雷差异化改造，对需要改造的杆塔安装可控放电避雷针。

[1]周泽存，沈其工，等.高电压技术（第二版）.北京：中国电力出版社，2005.

[2]黎彬.基于电气几何模型的输电线路绕击耐雷性能研究[D].南宁：广西大学，2008.

TM75

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1004-7344（2016）24-0063-01

2016-8-10