基于同塔雙回線路的供電可靠性的研究

張洪濤

【摘 要】同塔雙回線路是城鄉(xiāng)電力行建設(shè)的重要組成部分，其絕緣水平直接關(guān)系到變電站線路供電的可靠性。為此，本文結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗，探討了高絕緣和不平衡絕緣方式對線路供電可靠性的作用，并借實際工程設(shè)計應(yīng)用加以說明，以供類似工程研究借鑒。

【關(guān)鍵詞】同塔雙回；絕緣方式；雷擊；工程設(shè)計

1.引言

隨著我國社會經(jīng)濟建設(shè)步伐的不斷加快，城市建設(shè)規(guī)模得到進一步的擴大，土地資源越來越稀缺及珍貴，這也導(dǎo)致一些地區(qū)無法開辟性的架空輸電線路走廊，在一定程度上制約了城鄉(xiāng)電力行業(yè)及經(jīng)濟的發(fā)展。同塔雙回線路作為一種新型架設(shè)方式，具有減少走廊寬度、加大線路輸電容量以及節(jié)約造價成本等優(yōu)點，比較適用于線路通道緊張時將不同送電方向或者不同電壓等級局部采用同一通道，目前在城鄉(xiāng)電力行業(yè)建設(shè)中有所應(yīng)用及推廣。但是，同塔雙向線路在施工、維修及遭遇雷擊過程中容易出現(xiàn)停電的現(xiàn)象，影響到電力系統(tǒng)供電的可靠性。因此，本文基于同塔雙向線路供電可靠性進行分析，綜合探討了平衡高絕緣及不平衡絕緣方式的優(yōu)缺點，以提高輸電線路供電的安全。

2.同塔雙回線路的供電可靠性

在高海拔地區(qū)和雷電活動強烈地段，輸電線路經(jīng)常遭受雷擊跳閘。通過相關(guān)計算數(shù)據(jù)表明，110/220kV雙回線路在相同呼稱高的條件下，耐雷水平要比單回線路低10%-30%，這就大大增加了線路雷擊跳閘的可能性。同時根據(jù)《高海拔地區(qū)架空送電線路外絕緣運行情況調(diào)查》數(shù)據(jù)說明：在省電力系統(tǒng)中，110/220kV線路的雷擊跳閘在事故跳閘是總次數(shù)的比例分別為41.2%和37.5%，雷擊跳閘事故均為首位，是電網(wǎng)安全運行的主要威脅。

同塔雙回輸電線路一般都是電網(wǎng)中的重要線路，其安全、可靠、穩(wěn)定運行是人們關(guān)心的重要問題，如果發(fā)生兩回線路的同時跳閘故障，由此而帶來的經(jīng)濟損失和社會影響是極其巨大的。因此，這就對工程設(shè)計人員提出了要求，如何提高輸電線路耐雷水平，降低雙回線路遭受雷擊同時跳閘的概率，提高供電可靠率呢？

根據(jù)《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（D廳T620-1997）規(guī)定：架空輸電線路的防雷擊保護措施一般有架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、架設(shè)禍合地線、適當加強絕緣和裝設(shè)自動重合閘裝置等方式，下面本文主要從加強絕緣配置方式來進行討論。

3.加強絕緣

根據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)，增加絕緣子片數(shù)能有效提高線路的外絕緣水平，有利于提高絕緣子的閃絡(luò)電壓和線路的耐雷水平，降低雷擊跳閘率。

按基本塔型、絕緣子高度及不同片數(shù)進行的山區(qū)輸電線路耐雷水平和預(yù)期雷擊跳閘率的計算相關(guān)結(jié)果見下表。

從上表可以看出：對于110kV線路增加一片絕緣子提高耐雷水平10.2%，雷擊跳閘率降低24%；220kV線路增加兩片絕緣子提高耐雷水平15.6%，雷擊跳閘率降低29.4%。

這說明高壓輸電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比，保證輸電線路有足夠的絕緣強度是提高線路耐雷水平的重要因素。

4.加強絕緣配置方式

目前同塔雙回架空線路加強絕緣方式一般采用平衡高絕緣和不平衡絕緣兩種配置方式。

4.1平衡高絕緣

即同塔雙回線路的不同回路采用的絕緣方式比正常配置方式增加1到2片絕緣子的加強絕緣配置。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，采用平衡高絕緣設(shè)計，對于110kv及以上運行電壓等級較高的同塔雙回線路，不僅能有效提高兩回線路的耐雷水平，大大減少總跳閘率，還能明顯降低因線路遭受雷擊而引起的雙回路的同時跳閘事故，是一種比較有效的措施。目前在美國和日本的同桿雙回線路一直都采用平衡高絕緣設(shè)計。

4.2不平衡絕緣

即同塔雙回線路的一回線路采用正常絕緣配置方式，另一回線路采用比正常配置方式增加1到2片絕緣子的加強絕緣配置，也就是兩回線路的絕緣子串片數(shù)有所差異。這樣，雷擊時正常絕緣子串片數(shù)的回路閃絡(luò)的幾率很大，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當于地線，增加了對另一回路導(dǎo)線的耦合作用，提高了線路的耐雷水平使之不發(fā)生閃絡(luò)，從而保障了另一回路的連續(xù)供電。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，如果采用不平衡絕緣配置方式，雖能有效降低同塔雙回線路同時跳閘的概率，但折算到單回線路后總跳閘率還是較高的。因此，這種配置方式是以犧牲一回線路的安全運行為代價來降低兩回線路的同時跳閘率，但總跳閘率會比較多，這在當前強調(diào)電網(wǎng)的安全運行高于一切的背景下，是不能充分提高供電安全性的。

5.兩種絕緣方式的應(yīng)用方法

5.1應(yīng)用探討

曾經(jīng)在電力系統(tǒng)內(nèi)有段時間統(tǒng)一要求采用平衡高絕緣，過了一段時間又統(tǒng)一要求采用不平衡絕緣，到底應(yīng)該如何配置呢？從兩種絕緣方式的優(yōu)缺點來綜合分析，我們認為不能固定的采用某種絕緣方式，而是要根據(jù)雙回輸電線路的送電側(cè)和受電側(cè)的不同組合情況來合理選擇加強絕緣配置方式，才能進一步提高供電可靠性。下面通過常見的組合情況來說明加強絕緣配置方式的選擇：

（l）雙回輸電線路的電源側(cè)為不同的變電站或同一個變電站，受電側(cè)為兩個不同的變電站。這種組合情況應(yīng)采用平衡高絕緣設(shè)計，這樣可以提高雙回線路段的整體耐雷水平，且不會因為絕緣水平有差別而使一回線路因雷擊跳閘多而導(dǎo)致所供變電站經(jīng)常停電，另一回所供變電站很少停電。在當前電力系統(tǒng)中要求高供電可靠性的情況下，同樣電壓等級的變電站其供電可靠性的要求一般是一樣的，所以這種組合情況應(yīng)采用平衡高絕緣，可以保證不同方向的受電側(cè)變電站的供電可靠性均衡；

（2）雙回輸電線路的送電側(cè)為不同的變電站或同一個變電站，受電側(cè)為同一個變電站。這種組合情況可以采用不平衡絕緣設(shè)計，如前面所述，在雷擊頻繁的情況下，正常絕緣子串片數(shù)的回路可能閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當于地線，增加了對另一回路導(dǎo)線的耦合作用，提高了線路的耐雷水平使之不發(fā)生閃絡(luò)，從而大大降低另一回路跳閘的可能性，確保了受電側(cè)變電站的連續(xù)供電性，從而提高變電站的供電可靠性。

5.2工程設(shè)計應(yīng)用

平衡高絕緣和不平衡絕緣已在幾個工程中得到了設(shè)計應(yīng)用。

5.2.1 平衡高絕緣的設(shè)計應(yīng)用

某220kV輸變電工程，110kV線路為雙回路同塔架設(shè)，分別為220kV變向不同的110kV 變電站供電。為了避免兩個不同的110kV 變電站在雙回線路遭受雷擊時，同時失去220kV變電源，應(yīng)提高雙回線路的整體耐雷水平，懸垂串和耐張串采用平衡高絕緣措施，均在正常配置方式上增加1 片絕緣子。

5.2.2 不平衡絕緣的設(shè)計應(yīng)用

某220kV 線路為雙回路同塔架設(shè)，分別為220kV電源來自不同的變電站。如果雙回電源線路在發(fā)生雷擊故障時，為了保障其中一回線路的連續(xù)供電可靠性，確保220kV變電站的連續(xù)不缺電，在設(shè)計過程中采用不平衡絕緣配置方式，即220kV線路懸垂串和耐張串按正常絕緣方式配置，分別為16 片和17 片，220kV線路（主供電源線路）懸垂串和耐張串較正常絕緣各增加兩片，分別為18片和19 片。

6.建議

總之，同塔雙向線路絕緣設(shè)計質(zhì)量的影響變電站線路供電可靠性最重要的因素。因此，電力設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)雙回送電線路送電側(cè)和受電側(cè)的實際情況，綜合考慮各方面的因素，合理選擇加強絕緣配置方式，并采取必要的防雷措施，避免雷擊跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。只有這樣，才能真正提高電力系統(tǒng)輸電線路的供電可靠性。

參考文獻：

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