35kV線路雷擊斷線技術(shù)分析

謝進(jìn)寶

（國網(wǎng)四川省電力公司樂山峨眉山市供電公司，四川 峨眉山 614200）

35kV線路雷擊斷線技術(shù)分析

謝進(jìn)寶

（國網(wǎng)四川省電力公司樂山峨眉山市供電公司，四川 峨眉山 614200）

35kV電力線路發(fā)生雷擊斷線事故會造成巨大損失，影響正常的城市電力輸送。通過雷擊導(dǎo)線耐雷水平演算、GPS雷電定位和線稈絕緣子性能改善可以大幅降低雷擊斷線事件的發(fā)生。本文就圍繞35kV九龍線的雷擊斷線技術(shù)分析報告展開調(diào)查，分析雷擊原因，并提出了技術(shù)應(yīng)對措施。

35kV輸電線路；雷擊因素；措施

2011年6 月19 日16 ：45調(diào)度通知35kV九龍線速斷動作，有單相接地現(xiàn)象。19：10經(jīng)巡線班巡視發(fā)現(xiàn)，35kV九龍線#23桿右邊相導(dǎo)線斷線脫落（如圖1所示）；2011年6月20日經(jīng)檢修班組搶修，將右邊相導(dǎo)線重新壓接，更換三相雷擊絕緣子。

一、技術(shù)分析

根據(jù)導(dǎo)線斷線截面分析：導(dǎo)線鋁股、鋼芯有明顯的燒傷痕跡；#23桿三相絕緣子全部被雷擊；可以確定導(dǎo)線被雷擊是導(dǎo)致事故的直接原因。

1 地理原因

#23桿線路走廊附近為平原地帶，線路通道兩邊300米以內(nèi)沒有7米以上建筑，導(dǎo)致雷電擊中電桿、線路幾率增大；由往年的雷擊情況統(tǒng)計，此線路段是雷電活動頻繁區(qū)，并有多次雷擊線路記錄。

2 線路本體原因

（1）35kV九龍線為35kV龍池變電站與外界聯(lián)絡(luò)的35kV線路，于1967年投運，全線共有電桿112基，屬于設(shè)備老化嚴(yán)重的老舊線路。本線路已經(jīng)運行了40多年，當(dāng)初的設(shè)計只考慮了防污級別的絕緣配合（由于污區(qū)范圍變化，絕緣子配置已經(jīng)不能滿足目前的要求，無法達(dá)到III級污區(qū)爬電比距要求），并沒有考慮防雷方面的設(shè)計，如架空地線等；

（2）后經(jīng)技術(shù)改造，重新沿電桿外側(cè)敷設(shè)了接地引下線和接地電阻，用于防直擊桿塔的雷電，但雷擊導(dǎo)線次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雷擊電桿次數(shù)，所以實際中當(dāng)雷電擊中導(dǎo)線時防雷效果并不明顯；

（3）本段線路在#22桿安裝線路型避雷器1組，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示#22桿附近落雷次數(shù)有17次，但#22桿并未發(fā)生絕緣子閃絡(luò)。而臨近的#23桿發(fā)生絕緣子閃絡(luò)并導(dǎo)致斷線；說明避雷器對#22桿起到了保護(hù)作用，但是#23桿超出了（也存在一定的偶然性）避雷器保護(hù)范圍絕緣子閃絡(luò)并導(dǎo)致斷線，如圖2所示，實際檔距180m。

3 管理原因

由于#23桿為直線桿，而雷擊瓷質(zhì)絕緣子發(fā)生的閃絡(luò)痕跡一般在絕緣子的上表面，直線桿在日常運行中比較難于觀察到絕緣子的上表面，所以在日常巡視中未能及時發(fā)現(xiàn)絕緣子上表面是否有發(fā)生閃絡(luò)的痕跡，最終導(dǎo)致缺陷未能及時發(fā)現(xiàn)。

4 相關(guān)計算

（1）基本資料

根據(jù)絕緣子串放電電壓計算公式：

其中：U50%—正極性50%沖擊放電電壓，kV；

n—絕緣子片數(shù)。

#23桿絕緣子片數(shù)為3片，得到絕緣子串放電電壓為353.5kV。也就是當(dāng)絕緣子串兩段電壓達(dá)到353.5kV時絕緣將發(fā)生閃絡(luò)。

（2）由于未發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生雷擊桿塔的落雷點，所以本分析報告未對雷擊桿塔情況進(jìn)行分析。

（3）雷擊導(dǎo)線耐雷水平計算

其中：Z—雷擊點左右側(cè)導(dǎo)線波阻，一般單根導(dǎo)線取400Ω。

由此確定#23桿兩端導(dǎo)線在發(fā)生雷擊導(dǎo)線時的耐雷水平為3.535kA。

（4）雷擊導(dǎo)線附近地面線路感應(yīng)雷等效電壓

當(dāng)S＞6m時：

其中：

Ui—感應(yīng)雷過電壓幅值，kV；

I—雷電流幅值，kA；

hc—導(dǎo)線懸掛平均高度，m；

S—落雷點與線路水平距離，m。

感應(yīng)雷電壓計算：

由此確定22次雷擊中2010-8-12 21∶36的落雷產(chǎn)生最大電壓為-119.3kV，2010-9-20 22∶56的落雷產(chǎn)生的最小電壓為-9.6kV，都小于絕緣子串閃絡(luò)電壓353.5kV所以不會照成絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)。

表1

從以上計算及分析結(jié)果可以看出，2010-7-25 6∶26落雷點位于線路檔內(nèi)，考慮導(dǎo)35kV導(dǎo)線線間距離較小，雷電在導(dǎo)線之間穿過的可能性非常小，所以可以確定此次雷電活動直擊到導(dǎo)線上，由于雷擊導(dǎo)線的耐雷水平只有3.535kA，但雷電流幅值為33.6kA，所以導(dǎo)致兩段絕緣子閃絡(luò)，但是由于#22桿安裝了避雷器所以#22桿沒有發(fā)生閃絡(luò)，而#23桿在高于耐雷水平將近10倍的雷電流沖擊下發(fā)生了絕緣子閃絡(luò)，導(dǎo)線燒傷。在日常負(fù)荷運行中，由于導(dǎo)線有效載流面積減小，導(dǎo)致導(dǎo)線溫度升高，加劇了導(dǎo)線鋼芯的損傷（經(jīng)運行部門確認(rèn)近半年無線路超載），在長時間運行應(yīng)力下，導(dǎo)線已經(jīng)不能滿足運行要求，在某一不確定時間發(fā)生斷裂，斷線事故發(fā)生（如圖3所示）。

二、技術(shù)措施

1 由于此線路為運行多年的老舊線路，不具備增加架空地線的條件，所以不能采取最為有效、運行及維護(hù)成本較低的增加架空地線方案，但是在以后新建35kV線路可以考慮。

2 由于35kV的交叉跨越問題比較多，具備增加絕緣子片數(shù)的桿塔很少，接下來統(tǒng)計交叉跨越情況，適當(dāng)對雷擊易發(fā)區(qū)增大絕緣配置。

3 分析此線路段雷擊記錄，選定合適桿塔安裝線路型氧化鋅避雷器，但是由于氧化鋅避雷器造價較高，保護(hù)范圍較小，將增加線路投資。運行中還需要完善氧化鋅避雷器定期試驗、更換等方面的運行管理技術(shù)措施。

4 采用GPS定位技術(shù)統(tǒng)計出我局管轄的所有35kV線路定位坐標(biāo)，配合雷電定位系統(tǒng)，查詢往年線路通道內(nèi)落雷點相對密集區(qū)，安裝避雷器對線路進(jìn)行保護(hù)。

5 根據(jù)雷電定位系統(tǒng)在雷雨季節(jié)統(tǒng)計線路500m范圍內(nèi)的落雷點信息，在配合停電的時間對有可能造成雷擊的桿塔開展有針對性的登桿檢查（包括雷擊點統(tǒng)計資料建立，有可能造成雷擊的桿塔的檢查記錄）。

6 堅強巡視管理，對雷擊等類似的巡線工作應(yīng)采取人員交叉巡視、班組長親自巡視等方法，避免單一巡視人員的工作能力差異影響缺陷的判斷；加強望遠(yuǎn)鏡等巡視工具的配置，使缺陷發(fā)現(xiàn)率提高。

結(jié)語

絕緣子串放電壓、導(dǎo)線耐雷水平計算為此次雷擊斷線的原因奠定了理論基礎(chǔ)。在未來新35kV架空線路的構(gòu)建中，應(yīng)該充分考慮其桿塔保護(hù)接地和絕緣子串的安裝問題，做好線路的防雷保護(hù)接地工作。并且堅持全過程的質(zhì)量控制和日常維護(hù)，始終保持配電線路處于接地效果良好且安全的運行狀態(tài)中。

[1]GB 50061-97，66kV及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范[S].

[2]輸電線路運行手冊[Z].

[3] 輸電線路絕緣子運行技術(shù)手冊[M].北京：中國電力出版社.

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