阳煤输配电线路防雷状态分析及改造

摘要：防范雷电灾害对电力系统的安全、稳定运行具有重要意义。输配电系统安全、稳定运行对矿井供电安全提出了更高、更严格的要求，现对2019年阳煤集团矿区电网的输配电线路雷电活动进行了深入分析，找出了输电防雷的缺陷和薄弱环节，提出了有针对性的防雷保护措施。

关键词：阳煤;输配电线路;防雷;状态分析;改造

0    引言

本文针对2019年阳煤集团矿区电网输配电线路的雷电运行情况进行系统、全面的分析，找出了矿区电网在防雷方面存在的主要问题，通过项目研究总结出矿区电网的改造方案;针对其运行维护资料管理方面的缺陷提出实施防雷管理。通过项目落地，全面提高了矿区电网的防雷水平，保证了企业安全生产稳定性。

1    阳煤电网基本情况

矿区主电网以35 kV主干网放射至5个用电负荷矿区。现有矿区110 kV枢纽变电站一座，110 kV线路长度约41.16 km。110 kV矿区枢纽变电站目前有四回进线，110 kV矿变安装63 MVA变压器3台，两台运行一台备用。矿站35 kV系统使用两台干式接地变及消弧线圈，容量为1 200 kVA。35 kV用户变电站25座（一矿新建红简沟站），变电总装机容量约900 MVA，其中一级变电站7座，其他18座为二级变电站。35 kV线路长度约180 km，全部为架空线路（除新建馨瑞为电缆线路），线路全线架设避雷线，绝大部分线路均为双回线路。

2    雷电情况分析

2.1    线路部分

经过2019年的雷电考验，输电线路运行正常稳定，仍然保持很高的供电可靠性，但部分线路也存在一定的问题和缺陷，仍需加强巡视和管理。这期间所辖线路雷电动作情况中，各线路段动作次数较多的杆塔分别为：海矿1#线5#塔A相动作次数为8次，11#塔A相动作次数为7次，2#线13#塔C相动作为7次，矿电18#塔B相动作次数为5次，长矿1#线20#塔C相动作次数为4次。

动作情况分析：（1）所处地理位置较高的杆塔动作次数较多。如海矿线5#、8#、11#，长矿线20#塔，均处于山地地段，位置较高，遭受雷击的概率非常高，因而造成的雷击动作次数较多。（2）地势较平坦，但杆塔高度高，造成动作次数较多。海矿线29#塔，所在地区较为平坦，但是杆塔高度较高，从而形成一个孤立的高点，因而雷击次数较多。

2.2    变电站部分

经过2019年的雷电考验，变电站运行仍然保持很高的供电可靠性，各主设备运行正常稳定，如前期完成改造的110 kV GIS组合设备经受住雷电考验，一直保持稳定运行。但个别设备也存在一定的问题，如山东山大小电流装置，遇系统接地报文始终为首选矿刘2#线342、备选矿刘1#线341开关线路，1#、2#消弧线圈遇系统瞬间接地，消弧线圈U0不恢复，造成假接地现象，系统不能及时恢复，需进行倒母线操作，断开母联300开关，接地消失。

（1）进行倒母线操作3次，断开300开关后，系统接地恢复。

2019-08-23T16：06，Ⅰ、Ⅱ段母线B相接地，16：30恢复。

（2）永久性接地未倒母线操作恢复一次。

2019-08-30T06：21，35 kVⅠ段母线C相接地，06：21恢复。

3    输配电线路防雷情况分析

3.1    线路部分

2019年对线路接地电阻的测试可以反映出线路防雷接地效果很好，接地电阻完全符合要求，符合设计标准。线路杆塔接地良好，能很好地将雷电导入大地，减少因雷电流疏导不良造成的线路事故，接地网的改造工程对于线路防雷工作起到了较大作用。同時，近年对电缆线路两端合理布置避雷器等防雷设施，接地极也采取最新的接地设计，并且全程监督施工质量，保证了电缆线路在雷击情况下的安全可靠运行。

3.2    变电站部分

前期矿站利用GIS改造工程对站内110 kV场地接地网进行了整体改造，在GIS改造新建的钢管构架上配置20 m高避雷针6支，与原有的3支避雷针构成矿区电网的防雷保护。新110 kV系统增加了35 kV系统，有新、旧两套接地网。刘站、粉站、馨瑞站接地网测试都在合格范围，保证了矿区电网的安全可靠运行。

4    存在问题

4.1    线路部分

2019年，雷电表现出活动非常频繁、持续时间特别长、雷电强度特别大等特点，对于线路的安全运行构成了极大的挑战。但是我们的线路能够安全稳定地度过雷雨季节，说明其防雷性能提高。可是在安全度过雷雨季节的同时，我们也必须对暴露出的诸多问题及早进行分析和反思。

（1）长矿线架空地线出现了不同程度的锈蚀和断股情况，特别是长矿线11#到15#塔这一耐张线路段，架空地线锈蚀非常严重，部分杆塔架空地线已有4～5芯钢绞线发生断股，并出现松弛散开的情况。

（2）部分线路接地体锈蚀严重。虽然经过前期的接地改造，接地效果明显，但是镀铜接地引线使用一年多时间，部分已经出现了严重的锈蚀情况，长时间运行将有可能造成锈蚀断裂，构成安全隐患。

4.2    变电站部分

关于山东山大小电流选项装置存在的问题及缺陷已联系厂家做更进一步研究。

缺陷一：35 kV系统接地后，小电流接地选线装置不能正确判断出接地线路，导致误判。

缺陷二：小电流接地选线装置配套使用的PT多次损坏返厂维修，并最终由油浸式更换为干式PT，增加了维护费用。

缺陷三：雷雨季节，小电流接地选线装置配套使用的一次保險易损坏，增加了停电次数。

5    输配电线路防雷改造

5.1    长矿线架空地线改造

对长矿线架空地线进行更换，拆除原有架空地线，敷设新的GJ-50架空地线。利用旧地线与新地线进行连接，通过一端牵引、一端施放的方式，将新地线通过旧地线牵引到一端，完成新地线的施放。对架空地线配套使用的线夹、防震锤等线路金具出现不同程度的锈蚀和损坏的情况，在对架空地线进行更换的同时，对配套使用的相关金具也全部进行更换，避免锈蚀金具的损坏造成连接不可靠以及发生二次维护工作。

5.2    降低杆塔接地电阻

对于架空线路杆塔的接地电阻和型式，在电力行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620—1997）、《交流电气装置的接地》（DL/T 621—1997）中都提出了具体要求，是设计、安装和改造架空线路杆塔接地的依据。在多雷区，如是联络线路或重要线路，杆塔接地电阻最好能处理到10 Ω以下，因为只有这样才能提高线路的耐雷水平，有效限制雷击跳闸率，从而保证电网安全稳定运行。

降低杆塔接地电阻，是有效提高线路耐雷水平的重要手段，同时也是最经济的手段。针对各变电站进出线段前六基接地电阻>10 Ω的杆塔，要进行降低杆塔接地电阻的改造。

5.3    小电流接地选线装置更换改造

原先山东山大小电流接地选线装置不再进行插件更换维修，更换为北京丹华小电流接地选线装置，并将装置安置在新主控室，将报文情况回传至后台机。改造后节省了占用空间，降低了维护费用，准确地为电网提供了接地故障的判断依据，避免了雷雨天气造成人身伤害。改造至今，小电流接地选线装置运行稳定，雷雨季节到来后，接地选线正确，为电网对35 kV系统接地故障的判断及查找提供了依据，提高了电网事故的处置率，确保了电网安全稳定运行。

6    结语

本文通过对2019年阳煤集团矿区电网输配电线路雷电活动进行深入分析，找出了输电防雷的缺陷和薄弱环节，进行了输电线路的防雷保护改造，确保了电网安全稳定运行。

[参考文献]

[1] 朱芸，王剑，潘劲东，等.输电线路防雷性能评价和综合优化的研究[J].华北电力技术，2008（2）：18-20.

[2] 何金良，董林，张薛巍，等.输电线路防雷分析分形模型及其统计特性[J].高电压技术，2010（6）：1333-1340.

[3] 曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料[M].北京：水利电力出版社，1995.

收稿日期：2020-05-07

作者简介：李红涛（1981—），男，河北赵县人，电气工程师，研究方向：电气。