一起雷擊輸電桿塔跳閘故障的快速查找與分析

嚴(yán)志超

【摘 要】詳述了我輸電線路管理部門充分運(yùn)用雷電定位系統(tǒng)對(duì)110kV城大線雷擊跳閘故障段進(jìn)行推斷，并結(jié)合輸電線路跳閘信息進(jìn)行細(xì)致測(cè)算，根據(jù)可能故障段的運(yùn)行環(huán)境及跳閘時(shí)天氣狀況進(jìn)行綜合分析，準(zhǔn)確地判斷定位故障點(diǎn)，快速查找出雷擊故障桿塔。

【關(guān)鍵詞】雷電定位系統(tǒng)；跳閘故障；分析

2011年06月20日14：01：46，110kV城大線跳閘，線路重合閘成功合閘。我部門迅速組織線路運(yùn)維人員對(duì)該跳閘故障進(jìn)行分析，主要從雷電定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、跳閘信息、線路運(yùn)行環(huán)境及跳閘時(shí)天氣狀況等多方面進(jìn)行仔細(xì)論證與綜合推斷故障區(qū)段，最后快速地查找出故障桿塔；體現(xiàn)了雷電電位系統(tǒng)的優(yōu)越性，提高了工效，保證了線路安全運(yùn)行。

1.判斷故障點(diǎn)位置

1.1根據(jù)雷電定位系統(tǒng)進(jìn)行初步分析

通過查看雷電定位系統(tǒng)雷電信息輸出區(qū)，110kV城大線#88-#89塔、#99-#101塔附近有雷電活動(dòng)，且線路路徑地圖上顯示這兩處落雷密度較大。從落雷時(shí)間看，#88-#89塔附近雷電發(fā)生時(shí)間為2011年6月20日14：00：06，與該線路跳閘時(shí)間相差1分40秒，超出雷電定位系統(tǒng)“時(shí)間緩沖區(qū)”的誤差范圍；而#99-#101塔附近雷電發(fā)生時(shí)間與線路跳閘時(shí)間基本吻合，因此更有可能引起本次跳閘故障。另外，#99-#100塔附近雷電回?fù)魯?shù)比#100-#101塔的回?fù)舸螖?shù)多，且與雷電發(fā)生點(diǎn)的距離更近。因此，#99-#100塔成為故障桿塔的可能性較大。

表一 雷電信息輸出表

根據(jù)110kV城大線近三年跳閘情況的統(tǒng)計(jì)分析，可發(fā)現(xiàn)約90%跳閘次數(shù)為雷擊反擊跳閘。#99-#100塔的雷電流幅值為-183.7kA，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了該線路的耐雷水平，線路遭受雷擊反擊跳閘可能性較大；而#100-#101塔遭受雷擊的雷電流幅值為-64.9kA，小于該線路的耐雷水平，符合雷擊繞擊的特點(diǎn)。因此，#99-#100塔將成為我們故障巡視的重點(diǎn)區(qū)段。

表二 110kV 城大線2008-2010年跳閘故障類別統(tǒng)計(jì)表

110 kV城大線C相跳閘后，線路重合閘重合成功，可見本次故障為單相瞬時(shí)性接地故障，符合雷擊線路跳閘的瞬時(shí)性特點(diǎn)。另結(jié)合該線路當(dāng)年4月、5月份狀態(tài)巡視缺陷記錄表單，證實(shí)該線路通道狀況良好，且#99-#101塔區(qū)段為非樹木速長(zhǎng)區(qū)，顯然排除了風(fēng)偏引起線路瞬時(shí)跳閘的可能，進(jìn)一步證實(shí)了雷擊跳閘可能性較大。

1.2結(jié)合調(diào)度提供跳閘信息進(jìn)行判斷

根據(jù)調(diào)度部門提供的跳閘信息分析，110kV城南變電站保護(hù)裝置顯示110kV城大線保護(hù)測(cè)距和故障錄波測(cè)距分別為44.25km、44.90km，保護(hù)測(cè)距和故障錄波測(cè)距十分接近，且均位于#98-#101塔之間，進(jìn)一步排除了#88-#89塔為故障桿塔的可能性。根據(jù)表三保護(hù)動(dòng)作情況和故障相別可推斷C相瞬時(shí)接地短路引起線路跳閘。

表三 110kV城大線跳閘情況表

從表四可以看出， #98-#101塔位于本線路全長(zhǎng)82%-84.5%的范圍內(nèi)，符合距離Ⅱ段保護(hù)80%-100%的全長(zhǎng)范圍；而#88-#89塔位于線路全長(zhǎng)75.5%范圍內(nèi)。因此，#99-#101塔作為故障段更趨于合理性。

表四 桿塔位置占線路全長(zhǎng)的百分比

1.3利用線路運(yùn)行環(huán)境及氣象進(jìn)行綜合分析

根據(jù)線路平斷面圖、桿位明細(xì)表及相關(guān)圖紙資料，可知110kV城大線線路全線架設(shè)雙避雷線，保護(hù)角為13.92°，直線塔懸垂串均為8片XP-70型絕緣子，#99-#100塔桿位處的主要土壤均為硬塑粉質(zhì)土與中等風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖及泥巖互層。其中，#100塔為直線塔，塔型為ZB18，呼高為30米，位于山腰，旁邊有一深水溝渠，C相為右邊導(dǎo)線且處在迎風(fēng)側(cè)，大號(hào)側(cè)、小號(hào)側(cè)及塔頂安裝有防繞擊避雷針，可見該塔所處的環(huán)境易遭受雷擊，因已加裝防雷裝置可知反擊可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于繞擊。#101塔塔型為ZM2，呼高為30米，位于山腰，未安裝防雷裝置；#99塔塔型為ZB17，呼高為21米，位于平地，且A、C相均安裝氧化鋅避雷器。根據(jù)線路的運(yùn)行環(huán)境，可推測(cè)#100塔為故障桿塔的可能性較大。通過電話詢問#100塔附近村民，得知跳閘時(shí)刻該區(qū)域出現(xiàn)過強(qiáng)烈的雷雨天氣，再次證明了雷擊概率較大。

綜合分析，本次故障原因是110kV 城大線C相雷擊造成線路反擊跳閘，故障區(qū)段可能為#99-#101塔。

2.故障查找

2.1找出故障點(diǎn)

2011年06月20日16：30，線路運(yùn)維人員對(duì)110kV城大線#99-#101塔區(qū)段進(jìn)行故障查找，發(fā)現(xiàn)#100塔C相自導(dǎo)線側(cè)起第1、4、7、8片玻璃絕緣子上有明顯的閃絡(luò)痕跡，同時(shí)該相懸垂線夾兩側(cè)約30cm范圍內(nèi)有明顯的白色斑點(diǎn)，導(dǎo)線無斷股現(xiàn)象。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量#100塔的接地電阻值，發(fā)現(xiàn)A腿接地電阻值偏大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)要求值。因此，進(jìn)一步確認(rèn)本次故障類型為雷擊桿頂反擊跳閘。

#100塔接地裝置型號(hào)為7DT，埋深為0.8米，季節(jié)系數(shù)可取1.3，根據(jù)測(cè)量結(jié)果等于實(shí)測(cè)值與季節(jié)系數(shù)的乘積，可知A腿接地電阻值大于設(shè)計(jì)要求值，是引起線路反擊跳閘的直接原因。

表五 #100塔接地電阻設(shè)計(jì)值與測(cè)量結(jié)果對(duì)照表單位： Ω

2.2擴(kuò)大查找范圍

為了不留下隱患，線路運(yùn)維人員對(duì)110kV城大線#99塔、#101塔C相絕緣子進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象。同時(shí)還對(duì)#99-#100塔、#100 -#101塔兩檔導(dǎo)地線及懸垂線夾進(jìn)行了檢查，均未發(fā)現(xiàn)雷電流通道痕跡，且#99塔、#101塔接地電阻均滿足設(shè)計(jì)要求。

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