500 kV超高壓輸電線路雷擊跳閘原因分析及處理措施

段建軍

(河北省電力公司超高壓輸變電分公司，石家莊 050070)

500 kV侯北線于2006年7月建成投運(yùn)，線路起自山西500 kV侯村變電站，止于500 kV石北變電站，線路總長(zhǎng)度184.582 km。河北省電力公司超高壓輸變電分公司負(fù)責(zé)運(yùn)行區(qū)段長(zhǎng)80.810 km，共有鐵塔181基，其中耐張塔28基(包括1基耐張換位)，直線塔153基。該線路導(dǎo)線采用LGJ-400/35鋼心鋁絞線，四分裂呈正方形排列，分裂間距450 mm。線路左側(cè)避雷線采用直接接地方式，右側(cè)OPGW光纜采用逐基接地方式,線路防雷保護(hù)角設(shè)計(jì)小于15°。線路鐵塔采用逐基接地方環(huán)加射線型式的接地裝置，由于山區(qū)電阻率較大，采用加降阻劑方法，接地體全部采用φ12 mm圓鋼。線路耐張塔采用29×FC240/170型玻璃絕緣子(Ⅱ級(jí)污穢區(qū))，34×FC240/170和34×FC210/170型玻璃絕緣子(Ⅲ級(jí)污穢區(qū))。線路直線塔采用28×FC16P/155型玻璃絕緣子(Ⅱ級(jí)污穢區(qū))和FXBW-500/180型合成絕緣子(Ⅲ級(jí)污穢區(qū))。

1 故障概況

2008年6月27日02時(shí)02分07秒， 500 kV侯北線V相跳閘，重合閘成功。經(jīng)檢查故障時(shí)，石北變電站故障錄波器測(cè)距得到故障點(diǎn)距石北站70 km，侯村變電站故障錄波器測(cè)距得到故障點(diǎn)距侯村站112 km，測(cè)距交匯點(diǎn)為N247塔，據(jù)了解故障時(shí)為大風(fēng)雷雨天氣，結(jié)合雷電定位系統(tǒng)分析，故障點(diǎn)為N247塔。根據(jù)初步分析結(jié)果，迅速開展帶電登塔檢查，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)N247塔 V相引流線上、大號(hào)側(cè)左串絕緣子串第1片絕緣子鋼帽上、地線放電間隙均有明顯燒灼痕跡，大號(hào)側(cè)左串第1片絕緣子表面有明顯閃絡(luò)痕跡，N247鐵塔及線路周圍沒有發(fā)現(xiàn)雷擊的痕跡，對(duì)此區(qū)段進(jìn)行登塔檢查發(fā)現(xiàn)部分鐵塔的放電間隙均有輕微燒灼痕跡。

2 原因分析

2.1 故障點(diǎn)設(shè)備情況

2008年3月對(duì)侯北線山區(qū)段鐵塔接地電阻進(jìn)行測(cè)量，N247塔前后連續(xù)3基塔的接地電阻數(shù)值均在12 Ω以下，符合設(shè)計(jì)要求。N247塔故障后測(cè)試的接地電阻值為10 Ω，N246塔接地電阻為11.1 Ω，N248塔接地電阻為9.7 Ω，均符合設(shè)計(jì)要求(設(shè)計(jì)電阻值小于25 Ω)。故障塔所處區(qū)段防雷保護(hù)角為9.8°，滿足設(shè)計(jì)要求。

N247塔 V相為轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)邊相，引流跳線無跳線串，引流線距耐張串第1片絕緣子鋼帽的凈空距離為4.4 m?；蛷埥^緣子配置為每相兩串29片F(xiàn)C240/170型玻璃絕緣子，絕緣子串長(zhǎng)5.08 m，爬電比距為2.32 cm/kV，于2006年6月2日完成PRTV涂料的噴涂工作，滿足安全距離、絕緣要求，因此可排除因設(shè)備自身原因造成雷擊的可能。

2.2 故障點(diǎn)地理和天氣情況

500 kV侯北線N247塔位于石家莊市平山縣古月鎮(zhèn)井溝村，該塔型為J1塔、呼稱高30 m、轉(zhuǎn)角為右轉(zhuǎn)15°11′，鐵搭坐標(biāo)：經(jīng)度113°51′25.5″，緯度38°11′46.32″。該塔位于全線路海拔最高處，海拔高達(dá)1 100 m，故障塔為該地形最明顯凸出物，極易遭受雷擊危害。故障時(shí)為雷雨天氣，溫度22 ℃，風(fēng)力4-5級(jí)，根據(jù)雷電定位系統(tǒng)雷電查詢統(tǒng)計(jì)可知，故障時(shí)間前后10 min內(nèi)，該線路N247塔附近共發(fā)生5次雷擊，最大雷電流達(dá)到-36.8 kA,雷擊頻繁且雷電流高(雷電定位系統(tǒng)查詢統(tǒng)計(jì)見圖1)，具備線路發(fā)生雷擊的天氣以及地形條件。綜上可判斷該線路故障原因?yàn)槔讚簟?/p>

圖1 雷電定位系統(tǒng)查詢統(tǒng)計(jì)

3 防范措施

3.1 加強(qiáng)設(shè)備防雷改造

對(duì)侯北線N247塔及前后各10基鐵塔安裝塔頭避雷側(cè)針，屏蔽部分導(dǎo)線，使部分原繞擊雷轉(zhuǎn)化為反擊雷，減少線路雷擊跳閘概率。對(duì)N247 塔V相大號(hào)側(cè)左串第1片被燒傷的絕緣子帶電補(bǔ)涂防污閃涂料，加強(qiáng)絕緣子的憎水性檢查，及時(shí)進(jìn)行防污閃涂料的復(fù)涂，提高絕緣子的絕緣性能。

在雷雨季節(jié)到來前完成該山區(qū)段的接地電阻改造工作，對(duì)原接地鋼筋進(jìn)行更換，更換為2×30 mm鍍鋅角鋼，同時(shí)加裝接地模塊。對(duì)接地溝表面進(jìn)行水泥抹面處理，重點(diǎn)做好山區(qū)線路接地裝置防雨水沖刷的控制。加裝耦合地線，在雷擊鐵塔時(shí)起到分流和耦合作用，降低鐵塔絕緣上所承受的電壓，提高線路的耐雷水平。

3.2 完善設(shè)備管理

加強(qiáng)線路巡視檢查和維護(hù)，積極開展線路接地電阻的測(cè)試工作，巡視檢查鐵塔接地引下線是否完好，及時(shí)維護(hù)，定期防腐處理及開挖檢查。對(duì)包括N247塔在內(nèi)的山區(qū)段部分高海拔點(diǎn)，安裝視頻監(jiān)測(cè)設(shè)施，做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控工作。建立各線路雷電統(tǒng)計(jì)檔案，做好雷暴日的統(tǒng)計(jì)，為防雷技術(shù)改造提供資料。

4 處理效果

根據(jù)上述防范措施對(duì)所轄500 kV輸電線路進(jìn)行接地電阻的普測(cè)及接地改造、安裝塔頭避雷側(cè)針以及絕緣子防污閃涂料的噴涂，取得了較好的防雷效果，至今未再發(fā)生雷擊跳閘故障。

5 建議

a. 影響河北省南部電網(wǎng)500 kV輸電線路跳閘的主要原因是雷擊。河北省南部電網(wǎng)西部地處太行山區(qū)，受環(huán)境的影響，雷暴日增多，防雷擊應(yīng)作為今后線路安全運(yùn)行的一項(xiàng)重點(diǎn)工作，建議在迎峰度夏前完成線路的接地電阻測(cè)試、改造以及防雷技改等工作。

b. 對(duì)新建線路，積極調(diào)研線路走廊、地形、地貌、氣候特點(diǎn)，結(jié)合周邊其它線路的防雷經(jīng)驗(yàn)，在線路投運(yùn)前即采取有效的防雷措施，從而降低線路投運(yùn)后出現(xiàn)雷擊故障的概率。

c. 線路自動(dòng)重合閘裝置是在線路發(fā)生雷擊閃絡(luò)等情況后，保持供電設(shè)施有效運(yùn)行，是防雷的最后一道保護(hù)，要做好線路自動(dòng)重合閘裝置的校驗(yàn)、試驗(yàn)以及裝置的巡視檢查工作，避免發(fā)生拒動(dòng)、誤動(dòng)，確保線路自動(dòng)重合閘裝置正常有效地運(yùn)行。

d. 河北省南部電網(wǎng)運(yùn)行的500 kV輸電線路投入使用的防雷裝置有塔頂避雷針和可控放電避雷針，建議對(duì)其使用效果進(jìn)行綜合評(píng)估，同時(shí)積極開展調(diào)研，找出最佳方案。