220kV输电线路雷击双回同跳故障原因分析及解决措施

谢家力

摘 要：220kV输电线路的运用是为了保障生活中的用电的可靠性和稳定性。然而，220kV输电线路遭遇雷击会出现跳闸的情况，出现不能及时对电力进行输送与供应的情况。本文主要对同塔双回线路同时跳闸的原因进行了分析，同时，还针对跳闸原因提出了一些具体的预防措施。

关键词：220kV输电线路；双回同跳；故障原因；解决措施

1 绪论

我国地域辽阔，是雷击事件的多发国家，东部沿海地区、广东、广西等地每年都因雷击而遭受巨大的经济损失。输电线路为人们的生产生活提供动力，雷击是导致输电线路跳闸的主要原因。同塔双回线路在节省造价的同时，还可以减小线路走廊、增大单位走廊宽度的输电容量。随着用电需求的不断增大，同塔双回的架设在110～500kV架空线路中的运用也逐渐增多。然而，同塔双回的架设对杆塔的高度有一定要求，但随着杆塔高度的增加，遭受雷击的概率也愈大，可能会引起同塔双回线路同时跳闸，从而对电力系统的可靠性运行造成严重影响。本文分析220kV输电线路雷击双回同跳的具体原因，并制定解决方案减少雷击双回同跳故障发生的概率，对避免因为雷击带来的经济损失具有重大意义。

2 雷击双回同跳原因分析

同塔双回线路雷击同跳主要受地形地貌、杆塔接地电阻、反击以及杆塔高度的影响。本文对影响同塔双回线路跳闸的原因进行详细分析。

2.1 地形地貌的影响

地形地貌是影响同塔双回线路跳闸的一个重要因素。据肇庆地区同塔双回线路跳闸的相关数据调查结果显示，山区丘陵地带发生同塔双回线路跳闸的次数要高于平原地带，且发生跳闸的多为直线高塔，主要是因为山区丘陵地带的地形起伏较大，加之山区气流的活动比较特殊，从而导致落地雷密度高于平原地区。山坡常规的防雷措施失去了有效的防护作用，导致防雷设计过分外露，保护角增大的同时山区线路的跨越十分大，导致导线两侧的暴露面也相对增大，导线等值悬挂高度也随之增大。因此，山区丘陵地带很容易发生绕击。

2.2 杆塔接地电阻的影响

接地电阻是由接地装置流入大地，再经大地流向另一接地体或者向远处扩展所遇到的电阻。接地电阻数值的大小直接影响着线路的耐雷水平，一般情况下，接地电阻数值的大小是根据不同设备而定，只有接地电阻的数值保持在一定范围内，才不会对线路跳闸产生影响。而线路的耐雷水平受接地电阻的影响，两者成反比关系，随着杆塔接地电阻数值的增大而降低。受地势影响，山区丘陵地带与平原地带对接地电阻的要求也是不尽相同，山区接地电阻通常需要在15Ω以下，平原地区接地电阻应当在10Ω以下。

2.3 反击的影响

输电线路杆塔在遭受雷击时，会将强大的雷电流引入大地。引入时，引下线、接地体以及相连接的杆塔都会产生非常强大的电压，对导线产生巨大的电位差，而电位差则会引起闪络，这个现象我们称之为反击。遇到雷击时，由于反击发生的雷电流的辐值或者陡度较大，从而就会产生同塔双回线路同时跳闸的现象。

2.4 杆塔高度的影响

同塔双回线路雷击跳闸的原因之一是增加了杆塔的高度。通常情况下，越是站在高处就越容易被雷击中，杆塔也是一样，杆塔越高雷击率就越高，说明杆塔的高度也会影响双回线路跳闸。因此，架设同塔双回线路杆塔时，对杆塔的高度应该有一定的要求，在不影响杆塔架设的情况下，适当降低杆塔的高度。

3 防止雷击跳闸的措施

3.1 降低杆塔接地电阻

对于同塔双回线路具有较好的防雷效果的防雷措施是降低杆塔接地电阻，这也是一种比较传统的防雷措施。本文以肇庆电网220kV线路中使用较多的Z1型铁塔为例，计算在不同的接地电阻情况下各自的耐雷水平，结果如下表所示。计算结果表明：当接地电阻的数值<10Ω，降低杆塔的接地电阻对线路的耐雷水平影响不会很大；而当接地电阻的数值>10Ω时，线路的耐雷水平随着接地电阻数值的增大而降低，而超过耐雷水平的雷电流概率却不断增加，从而说明随着接地电阻数值的增大，线路耐雷水平不断降低，线路绝缘子出现闪络的概率就越大。在实际情况中，由于老旧线路会因为土壤硬化、接地装置锈蚀等各个方面的问题，从而使接地电阻数值变大，针对此种情况，可以在老旧线路杆塔附近通过埋设放射线、埋填降阻剂来降低电阻值。

3.2 减小线路保护角

绕击率与线路保护角、杆塔高度之间关系如下图所示，绕击率随着线路保护角的变化较之随杆塔高度的变化快。由于地势原因，山区丘陵地带的绕击率要大于平原地带，所以针对这种情况，需要通过缩小线路保护角来减小山区线路的绕击率，从而达到降低绕击跳闸的概率。从下图中曲線趋势可知，当线路保护角低于10时，绕击跳闸的概率几乎为零；当保护角的数值高于10度时，绕击率随着保护角数值的增大而不断增大，因此说明，线路保护需要确保线路的保护角在10度以下。由于早期线路设计对防雷设计考虑不周到，针对一些还在运行的老旧线路，由于诸多原因不能对其进行系统的改造，只能采用侧向短针的方法来减少绕击跳闸概率的发生。

3.3 降低杆塔高度

根据我国调查数据显示，110～500kV同塔双回的架设比率在我国大部分地区已超过了80%，而架设杆塔的高度普遍都超过了40米，杆塔的高度越高，杆塔的电感和波阻抗也会随着杆塔高度增高而增高。杆塔的引雷面积会随着杆塔高度的增加相应增加，而随着杆塔引雷面积的扩大，杆塔的落雷次数和雷击率也会相应增加。此外，地面对雷电的吸引作用会随着杆塔高度的增加而减弱，同时线路的屏蔽作用也会相应减弱，线路的暴露就会更加厉害，大大增加了线路雷击跳闸的发生概率。因此，适当降低杆塔高度可以有效降低同塔双回线路的雷击跳闸概率。

3.4 采用不平衡绝缘配置

同塔双回线路中一回线路的绝缘配置高于另一回线路的绝缘配置的配置情况，被称之为不平衡绝缘配置。这也是预防雷击双回同跳措施中运用最普遍的一种预防措施。其具体操作方法是保持一回线路的绝缘配置不变的情况下，在另一回线路中适当的增加绝缘子。当发生雷击时，受到两回线路不同绝缘配置的影响，没有增加绝缘配置的线路先闪络，闪络后，导线就相当于地线，于是就会增加对添加了绝缘配置的线路导线的耦合作用，从而就提高了添加绝缘配置的线路的耐雷水平，进而保证了线路连续性供电。

3.5 合理选择架设地势

地形地貌对同塔双回线路雷击会产生一定的影响，因此需要合理选择同塔双回线路架设地势。由于山区丘陵地带比平原地带发生跳闸的概率要高，因此在选择同塔双回线路进行架设的地理位置时，需要将杆塔架设在地势平坦的地带，尽可能的避免将杆塔架设在线路跨越大，容易发生雷击的山坡地区。

3.6 提高线路绝缘水平

防止同塔双回线路雷击同跳最有效、最直接的方法就是提高线路的绝缘水平。这样做不仅能降低感应雷过电压导致跳闸现象的发生，而且还能降低反击过电压导致的跳闸发生率。常用的做法有：在雷击易发区使用性能更高的绝缘子、增加绝缘子片数量等。

3.7 加装线路避雷器

为达到线路防雷的效果，保护绝缘子串，降低雷击跳闸率，可以在线路绝缘子串旁加装线路避雷器。线路避雷器有两种类型：一种是串联间隙，另一种是无串联间隙。串联间隙型避雷器具有电阻片的荷电率较高，雷电冲击残压降低，可靠性较高，运行寿命较长等特点，它与导线通过空气间隙来连接，间隙击穿电压低于绝缘子串的闪络电压，从而达到保护绝缘子串的效果。而无串联间隙型避雷器则是直接与导线连接，利用避雷器电阻的非线性特性保护绝缘子串的避雷器，一般都装有故障脱落装置。当雷击过电压造成闪络电弧产生时，避雷器能快速灭弧不至于工频电弧持续时间过长导致变电站继电保护跳闸动作。实践表明，安装线路避雷器能有效防止线路雷击双回同跳故障的发生。

4 结语

综上所述，220kV输电线路雷击双回同跳会对电力系统的可靠运行造成严重的影响。因此，在本文中分析了220kV输电线路雷击双回同跳的原因以后，从业人员应当结合实际工作查找分析故障原因，并采取相应的预防措施，尽可能地减少或者杜绝出现输电线路雷击双回同跳的情况发生。

参考文献：

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