220 kV 同塔雙回線路雷擊同跳原因的分析

金祖山， 龔堅剛， 曾壁環(huán)

（⒈ 浙江省電力公司電力科學研究院， 杭州 310014； 2.浙江省電力公司， 杭州 31007；3.溫州電力局， 浙江 溫州 325000）

220 kV 同塔雙回線路雷擊同跳原因的分析

金祖山1， 龔堅剛2， 曾壁環(huán)3

（⒈ 浙江省電力公司電力科學研究院， 杭州 310014； 2.浙江省電力公司， 杭州 31007；3.溫州電力局， 浙江 溫州 325000）

雷擊導 致同塔 雙回線 路同時 跳閘 ， 會 對電力系 統(tǒng)穩(wěn)定 運行造 成較大 的沖擊 。 結(jié)合 220 kV 商 瞬2Q98 線、 商岙 2Q99 線同塔雙回線路同時雷擊跳閘停運的情況， 根據(jù)雷電定位系統(tǒng)的雷擊跳閘查詢結(jié)果 和有 關計算 結(jié)果， 分析 了該 同 塔雙 回線路 同 時 雷擊 跳閘的 原因， 提出 了防 止 220 kV 同塔 雙回輸電 線路同時雷擊跳閘的綜合防雷措施。

220 kV；同塔； 雙回線路； 雷擊；跳閘； 原因

浙江是沿海經(jīng)濟發(fā)達省份之一，土地資源稀缺，輸電線路通道緊缺，使浙江電網(wǎng)同塔雙（多）回線路發(fā)展十分迅速。 至 2011 年末， 浙江電網(wǎng)110 kV， 220 kV 與 500 kV 同塔雙（多）回線路投運數(shù)分別為 1 390， 591， 102 回。 浙江又屬于強雷暴地區(qū)， 近年來 220 kV 同塔雙回線路多次發(fā)生雷擊同跳事件。以下重點分析 220 kV 商瞬2Q98 線/商岙 2Q99 線同塔雙回線路雷擊同跳的原因， 并提出了防止 220 kV 同塔雙回輸電線路雷擊同跳的措施。

1 雷擊跳閘情況

2010 年 7 月 12 日 19∶11， 220 kV 商瞬 2Q98線/商岙 2Q99 線同塔并架線路發(fā)生 B 與 C 相相對地接地故障，三相跳閘，重合閘不動作，2套差動保護動作。 商瞬 2Q98 線故障測距是 10.4 km/ 8.49 km； 商岙 2Q99 線故障測距是 11.22 km/11.6 km。 現(xiàn)場雷雨天氣， 22∶07 兩條線路強送成功。

根據(jù)線路兩側(cè)故障錄波圖分析， 220 kV 商務變側(cè)商瞬 2Q98、商岙 2Q99 線 B 與 C 相故障電流值相近， 2Q98 線 B 相 9.3 A， C 相 9.2 A， 2Q99線 B 相10.6 A，C 相 7.9 A；瞬岙變 2Q98 線 B 與C 相故障電流值相近， B 相 41.1 A， C 相 45.3 A，符合商瞬 2Q98、 商岙 2Q99 雙回線路均發(fā)生 B 與C相接地故障的故障電流特征。

商瞬、 商岙線 34 號塔塔型為 SZ41-27m， 35號塔塔型為 SZ41-36m， 36 號塔塔型為 SZ41-33 m，37 號塔塔型為 SJ41-24m。 220 kV 商岙 2Q99線 8—42 號與商瞬 2Q98 線 8—42 號同桿， 面大號在左側(cè)。220 kV 商瞬 2Q98 線 8—42 號與商岙2Q99 線 8—42 號同桿， 面大號在右側(cè)。 線路故障巡視顯示商瞬 2Q98 線 34 號 B 相、35 號 C 相玻璃絕緣子、商岙 2Q99 線 34 號 B 相、35 號 C 相、37號 C 相玻璃絕緣子有明顯的雷擊痕跡， 商岙2Q99 線 35 號 C 相導線有雷擊痕跡。

經(jīng)現(xiàn)場測量， 34 號塔接地電阻 19.66 Ω， 35號 塔 接 地 電 阻 22.80 Ω， 37 號 塔 接 地 電 阻 16.21 Ω，此次被雷擊的三基塔接地電阻均符合設計要求（不大于 25 Ω）。

商瞬 2Q98 線、 商岙 2Q99 線雷擊相示意如圖1、圖2所示。

圖1 商瞬 2Q98 線雷擊相

圖2 商岙 2Q99 線雷擊相

商瞬 2Q98 線、 商岙 2Q99 線 26—38 號雙回線路地處溫州市郊茶山山區(qū)，線路走廊左側(cè)為山地，右側(cè)山下為大片濕地，為浙南雷害多發(fā)區(qū)域， 根據(jù)浙江電網(wǎng) 2004—2009 年平均雷電密度分布圖， 線路沿線處于 D1 級落雷密度區(qū)域（年平均落雷為 8～11 個/km2）。 故障點 34 號桿塔避雷線保護角為正保護角。

線路歷年雷擊故障情況： 商瞬 2Q98 線 2005年3月投運， 迄今共發(fā)生過3次雷擊跳閘，另2次分別為 2006 年和 2008 年 24 號、 39 號塔遭雷擊；商岙 2Q99 線 2005 年 3 月投運，迄今僅此 1次雷擊跳閘。

2 雷電定位系統(tǒng)查詢及故障塔段的耐雷水平計算

2.1 雷電定位系統(tǒng)報告

根據(jù)雷電定位系統(tǒng)查詢結(jié)果，以及對應故障錄波圖時間，可以發(fā)現(xiàn)此次線路跳閘時負雷電流幅 值 達 165.2 kA， 遠 超 220 kV 線 路 耐 雷 水 平 的設 計 值 75～110 kA。雷 電 定 位 系 統(tǒng) 查 詢 結(jié) 果 如 表1所示。

2.2 故障塔段的耐雷水平計算

商瞬 2Q98 線、 商岙 2Q99 線 33—35 號的 實際斷面如圖3所示。根據(jù)本次雷擊故障的實際情況，結(jié)合實際地形，商瞬 2Q98 線/商岙 2Q99 線34 號、 35 號、 37 號塔的耐雷水平計算結(jié)果， 如表2所示。

圖3 商瞬 2Q98 線、 商岙 2Q99 線 33—35 號的實際斷面

由表2可知，各塔耐雷水平基本滿足過電壓規(guī)程規(guī)定的要求。

當 35號塔其中 1回的中相發(fā)生雷擊閃絡時，其余各相的耐雷水平計算結(jié)果，如表3所示。

從計算結(jié)果看，當雷電流達到 110 kA 左右時，可能發(fā)生兩相同跳。而本次雷害的雷電流幅值為 165.2 kA， 顯然明顯大于計算值， 極易發(fā)生雙回路同跳。

3 雷擊同跳原因分析

3.1 商瞬 2Q98 線和商岙 2Q99 線 34 號、 35號塔擊穿閃絡分析

根據(jù)雷電定位系統(tǒng)查詢結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)2010 年 7 月 12 日 19∶11∶46.3491 有雷電流幅值達165.2 kA 的負極性雷， 該雷直擊 34 號塔和 35 號塔檔距中央架空避雷線，雷電流沿架空避雷線分流傳遞到 34 號塔和 35 號塔， 同時分別引起 34號塔商瞬 2Q98 線和商岙 2Q99 線 B 相反擊閃絡；引起 35 號塔商瞬 2Q98 線和商岙 2Q99 線 C 相反擊閃絡，從而導致線路跳閘。由于反擊導致兩線的 34 號、35 號塔的 B 與 C 兩相對地短路跳閘，線路三相跳閘重合閘不動作，造成非計劃停役。

3.2 商岙 2Q99 線 37 號塔擊穿閃絡分析

雙回線路反擊同時跳閘后、線路未能重合之前 ， 19∶11∶47.0 隨 即 又 來 1 個 雷 電 流 幅值 達 16.8 kA 的負極性雷， 該雷繞擊到 37 號塔商岙 2Q99線 C 相導線，導致 37 號塔商岙 2Q99 線 C 相絕緣子發(fā)生擊穿閃絡。

4 防止 220 kV 同塔雙回輸電線路雷擊同時跳閘的措施[1-2]

為了防止 220 kV 同塔雙回線路同時發(fā)生繞擊跳閘和反擊跳閘，應分別采取不同的綜合防雷措施。

表1 雷電定位系統(tǒng)查詢結(jié)果

表2 商瞬 2Q98 線/商岙 2Q99 線 34 號、 35 號耐雷水平計算結(jié)果

表3 35號塔其中一回的中相發(fā)生雷擊閃絡時其余各相的耐雷水平計算結(jié)果

防止同塔雙回線路發(fā)生繞擊跳閘的措施：

（1）減少避雷線的保護角或采用負保護角。

（2）在架空線路下架設耦合地線， 能起到較好的分流作用和耦合作用，降低繞擊跳閘率。

（3）在 220 kV 線路桿塔上安裝防繞擊側(cè)向針[3]。

（4）在易遭繞擊相安裝線路避雷器， 可以有效降低線路繞擊跳閘率。

防止同塔雙回線路發(fā)生反擊同時跳閘的措施：

（1）進一步降低桿塔接地電阻是預防反擊的有效措施。

（2）在雷電易擊塔上其中一回線路三相安裝線路避雷器可以有效降低線路反擊跳閘率。

（3）為降低同塔雙回線路同時雷擊跳閘率， 同塔雙回線路可以采用差絕緣配置方案，其中一回線路采用并聯(lián)間隙（招弧角）或線路避雷器進行防雷保護，另一回線路的絕緣水平適當加強或保持不變。

（4）對于路徑經(jīng)過強雷區(qū)的同塔多回線路， 建議繼電保護專業(yè)考慮研究保護方式設置策略。

[1]金 祖 山 ， 吳 健 兒 ．220 kV 同 塔 雙 回 輸 電 線 路 雷 擊 跳 閘 原因 分 析[J]．浙 江 電 力 ，2009，28（1）∶51-53．

[2]金祖山，胡文堂，龔堅剛，等．浙江電網(wǎng)降低高壓輸電線路 雷 擊跳 閘 率 的措 施 分 析[J]．浙 江 電 力 ，2010，29（11）∶1-5．

[3]沈志恒，趙斌財，周浩，等．鐵塔橫擔側(cè)向避雷針的繞擊保 護 效 果 分 析[J]．電 網(wǎng) 技 術 ，2011，35（11）∶169-177．

（本文編輯：楊 勇）

Cause Analysis on Lightning Strike Tripping of 220 kV Double-circuit Transm ission Lines on the Same Tower

JIN Zu-shan1， GONG Jian-gang2， Zen Bi-huan3
（⒈ Z（P）EPC Electric Power Research Institute， Hangzhou 310014， China；2.Zhejiang （Provincial） Electric Power Company， Hangzhou 31007， China；3.Wenzhou Electric Power Bureau， Wenzhou Zhejiang 325000， China）

Simultaneous tripping and outage of double-circuit transmission lines on the same tower due to lightning strike can greatly impact the stable operation of power system.In combination with tripping and outage of double-circuit transmission lines on the same tower in 220 kV Shangshun 2Q98 line and Shang'ao 2Q99 line， the paper， according to inquiry result of tripping due to lightning strike from lightning location system and the relevant calculation， analyzes reasons of simultaneous tripping and outage of the double-circuit transmission lines on the same towers and proposes comprehensive lightning protection measures to prevent tripping due to lightning strike on 220 kV double-circuit transmission lines on the same tower.

220 kV； on the same tower； double-circuit lines； lightning strike； tripping； reason

TM863

： B

： 1007-1881（2012）11-0008-03

2012-08-07

金祖山（1967-）， 男， 浙江義烏人， 碩士， 高級工程師，長期從事電力系統(tǒng)過電壓及其防護試驗研究工作。