基于不平衡絕緣的同塔多回輸電線路差異化防雷技術(shù)及應用

彭向陽，王銳，周華敏，毛先胤

(1.廣東電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院，廣東 廣州 510080；2. 廣東電網(wǎng)有限責任公司，廣東 廣州 510060)

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基于不平衡絕緣的同塔多回輸電線路差異化防雷技術(shù)及應用

彭向陽1，王銳1，周華敏2，毛先胤1

(1.廣東電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院，廣東 廣州 510080；2. 廣東電網(wǎng)有限責任公司，廣東 廣州 510060)

摘要：在分析廣東電網(wǎng)同塔線路防雷運行數(shù)據(jù)基礎上，提出了廣東電網(wǎng)同塔線路防雷技術(shù)路線和差異化防雷策略，并介紹了增加絕緣子片數(shù)、加裝線路避雷器、加裝絕緣子并聯(lián)間隙等三種典型不平衡絕緣配置方案，明確了不平衡絕緣差異化防雷措施的選擇原則，最后介紹了不平衡絕緣防雷技術(shù)在廣東電網(wǎng)的應用情況和效果。運行經(jīng)驗表明，基于不平衡絕緣的差異化防雷技術(shù)可有效解決同塔線路雷擊同跳問題，建議在南方電網(wǎng)以及我國多雷區(qū)、強雷區(qū)同塔多回輸電線路推廣應用。

關(guān)鍵詞：同塔多回線路；雷擊同時跳閘；不平衡絕緣；差異化防雷；線路避雷器；絕緣子并聯(lián)間隙

廣東地區(qū)雷電活動異常強烈，雷擊一直是導致輸電線路跳閘的主要原因[1-3]，110kV以上電壓等級線路雷擊跳閘約占跳閘總數(shù)的60%以上。同塔多回線路由于桿塔較高，易發(fā)生雷電反擊同時跳閘(以下簡稱“雷擊同跳”)事件，可導致整個供電通道中斷。廣東電網(wǎng)2010—2012年110kV、220kV同塔線路雷擊同跳分別占雷擊跳閘總數(shù)的20.5%、30.4%，2013年、2014年220kV同塔線路雷擊同跳分別占雷擊跳閘總數(shù)的19.5%、14.4%。2015年110kV、220kV同塔線路雷擊同跳113次，占110kV、220kV線路雷擊跳閘總數(shù)的17.6%。2008—2013年，廣東電網(wǎng)220kV及以上電壓等級線路共發(fā)生同塔線路雷擊同跳且重合不成功“N-2”事件13起，占同塔線路雷擊同跳故障總數(shù)的15.5%，嚴重影響電網(wǎng)運行安全。

為減少同塔多回線路雷擊同跳事件，特別是為防止“N-2”事故，降低同塔多回線路防雷運行風險，提高供電可靠性，確保電網(wǎng)安全運行，有必要深化同塔線路防雷技術(shù)研究，提出針對性的防雷措施，并在省級電網(wǎng)進行實際應用。

電網(wǎng)防雷應采取差異化防雷思想，根據(jù)線路重要性、雷電強度、地形地貌、桿塔結(jié)構(gòu)、單回或同塔多回線路，以及不同地域、電壓等級，不同設計、運行條件，采取差異化防雷措施[4-6]；線路防雷應貫徹綜合防雷思想，根據(jù)需要采取不同雷電反擊、繞擊防護措施，多措并舉，發(fā)揮各種防雷措施的針對性和綜合防雷效果，提高線路防雷水平[7-9]。

本文在分析廣東電網(wǎng)同塔多回線路防雷技術(shù)路線基礎上，重點提出基于不平衡絕緣技術(shù)的同塔線路差異化防雷策略，并區(qū)分新建、運行線路，指出各種防雷策略的選擇原則，介紹不平衡絕緣防雷技術(shù)在廣東電網(wǎng)的應用情況及防雷效果。

表1基于增加絕緣子片數(shù)的不平衡絕緣配置方案

線路布置方式導線排列線路電壓絕緣子片數(shù)回路I回路II回路III回路IV同塔雙回回路I {}回路II110kV同壓220kV同壓500kV同壓N1N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N5同塔四回垂直布置回路I {}回路II回路III {}回路IV 110kV同壓220kV同壓110kV、220kV混壓220kV、500kV混壓N1N2N2+2(N2+1)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2+2(N2+1)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1N2N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)同塔四回水平布置回路I回路II回路III回路IV110kV同壓220kV同壓110kV、220kV混壓220kV、500kV混壓N1N2N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2N2+3N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1N2

注：①N1、N2、N5分別為110kV、220kV、500kV線路每相絕緣子片數(shù)。②同壓四回線路主要布置方式為回路垂直布置方式，也存在回路水平布置方式。③對于110kV、220kV混壓四回和220kV、500kV混壓四回線路，垂直布置方式時，高電壓兩回為上層回路I和II，低電壓兩回為下層回路III和IV；水平布置方式時，高電壓兩回為左側(cè)回路I和II，低電壓兩回為右側(cè)回路III和IV。④括號內(nèi)數(shù)據(jù)為同塔運行線路條件受限時的不平衡絕緣配置。⑤對特高桿塔、絕緣子片數(shù)較多以及同塔六回線路，參照執(zhí)行。

1廣東電網(wǎng)同塔多回線路防雷思路

1.1防雷技術(shù)路線

廣東電網(wǎng)同塔多回線路防雷，宜在盡量不增加單回雷擊跳閘率、事件率的基礎上，采取措施最大限度減少多回線路雷擊同跳事件發(fā)生，將電網(wǎng)同塔多回線路雷擊同跳占雷擊跳閘的比例控制在10%以內(nèi)，防范同塔多回線路防雷運行風險，避免因雷擊導致整個輸電通道供電中斷。

可采取的不平衡絕緣措施包括：在同壓或混壓的不同回路間，增加絕緣子片數(shù)(或采用不同電弧距離玻璃或復合絕緣子)、加裝線路避雷器、安裝絕緣子并聯(lián)間隙等。

1.2差異化防雷策略

對于同塔多回線路，應結(jié)合不同電壓等級線路設計條件和運行經(jīng)驗，在繼續(xù)重視降低接地電阻、加強線路絕緣、減小地線保護角等基礎防雷措施綜合應用基礎上，重點采取回路間不平衡絕緣方案，實施差異化防雷設計和改造。

a)雷電反擊是造成同塔多回線路雷擊同跳的主因，同時，強雷暴過程中連續(xù)、多次雷電繞擊也會導致多回線路同時跳閘。因此防治多回線路雷擊同跳事件除實施不平衡絕緣策略外，應重點采取降阻、加強絕緣等防反擊措施，同時采取減小保護角等防繞擊措施。

b)110kV、220kV同塔多回線路規(guī)模相對較大，反擊耐雷水平相對較低，雷擊多回同跳現(xiàn)象嚴重，宜采用不平衡絕緣方案降低雷擊同跳率。

c)500kV同塔多回線路反擊耐雷水平較高，雷擊多回同跳現(xiàn)象很少出現(xiàn)，無需采取不平衡絕緣方案，宜采用平衡高絕緣配置方案。

d)廣東電網(wǎng)同塔線路多年防雷運行統(tǒng)計表明，110kV及以上電壓等級線路雷擊同跳次數(shù)為全部雷擊跳閘總數(shù)的15%～30%，其中雙回同跳約占80%以上，110kV線路同跳約占70%以上，因此應重點防治110kV、220kV雷擊雙回同跳，并且110kV同塔線路絕緣配置不平衡度應大于220kV同塔線路。

e)廣東電網(wǎng)同塔線路多年防雷運行統(tǒng)計表明，80%以上雷擊同跳發(fā)生在直線塔和復合絕緣子，70%以上發(fā)生在山區(qū)、丘陵地帶，并且同塔線路雷擊跳閘重合成功率低于單回線路，因此應重點關(guān)注直線高塔、復合絕緣子及山區(qū)同塔線路防雷。

f)同塔線路雷擊同跳較多發(fā)生在同名相，因此同塔線路防雷應重點關(guān)注工頻電壓影響，并且回路間可采取異相序或逆相序排列方式，以減少同層橫擔絕緣子雷擊同時閃絡，但相序排列應同時滿足線路不平衡度、輸送功率、電磁環(huán)境、可聽噪聲等設計要求。

2同塔多回線路不平衡絕緣配置

同塔多回線路不平衡絕緣，是將絕緣子的絕緣水平設置成不同，當同塔多回線路遭受雷擊時，弱絕緣率先閃絡。不平衡絕緣設置包括在相間設置不平衡絕緣和在回路間設置不平衡絕緣兩種方式。本文采用回路間設置不平衡絕緣方式，又分為不平衡高絕緣和不平衡低絕緣。不平衡高絕緣是指保持同塔線路的一回線路為正常絕緣，在其余回路采取加強絕緣的措施；不平衡低絕緣是指將同塔線路的一回線路正常絕緣降低，保持其余回路為正常絕緣的措施。

2.1增加絕緣子片數(shù)

2.1.1同塔雙回線路

典型導線排列方式為兩回線路的三相導線分別垂直布置于塔身左右兩側(cè)，以下為本文建議的不平衡絕緣配置方式。

a)110kV雙回線路。將其中一回各相增加2片絕緣子，另一回絕緣水平不變；運行線路條件受限時，將其中一回各相增加1片絕緣子，另一回絕緣水平不變。

b)220kV雙回線路。將其中一回各相增加3片絕緣子，另一回絕緣水平不變；運行線路條件受限時，將其中一回各相增加2片絕緣子，另一回絕緣水平不變。

c)500kV雙回線路。宜采用平衡高絕緣配置，每回線路各相正常情況下不宜少于31片絕緣子。

2.1.2同塔四回線路

典型桿塔結(jié)構(gòu)為六層橫擔，每回線路導線垂直排列，上方三層橫擔左右各一回，下方三層橫擔左右各一回，以下為本文建議的不平衡絕緣配置方式。

a)110kV同塔四回線路。保持上層一回絕緣水平不變，其他三回各相增加2片絕緣子；運行線路條件受限時，保持上層一回絕緣水平不變，其他三回各相增加1片絕緣子。

b)220kV同塔四回線路。保持上層一回絕緣水平不變，其他三回各相增加3片絕緣子；運行線路條件受限時，保持上層一回絕緣水平不變，其他三回各相增加2片絕緣子。

c)500kV同塔四回線路。宜采用平衡高絕緣配置方案，線路設計時應進行專題研究。

d)110kV、220kV同塔四回混壓線路。典型布置方式為：上方三層橫擔左右各布置一回220kV線路，下方三層橫擔左右各布置一回110kV線路，每回線路三相導線垂直排列。建議不平衡絕緣配置方式為：下層110kV一回絕緣水平不變，另一回各相增加2片絕緣子，上方兩回220kV線路各相增加2片絕緣子；運行線路條件受限時，下層110kV一回絕緣水平不變，另一回各相增加1片絕緣子，上方兩回220kV線路各相增加1片絕緣子。

e)220kV、500kV同塔四回混壓線路。典型布置方式與110kV、220kV同塔四回混壓線路類似，建議不平衡絕緣配置方式為：下層220kV一回線路絕緣水平不變，另一回線路各相增加3片絕緣子，上方兩回500kV線路絕緣水平不變；運行線路條件受限時，下層220kV一回絕緣水平不變，另一回各相增加2片絕緣子，上方兩回500kV線路絕緣水平不變。

2.1.3不平衡絕緣配置方案

按照以上原則，同塔多回線路基于增加絕緣子片數(shù)的不平衡絕緣配置方案見表1。

2.2加裝線路避雷器

2.2.1應用原則

a)線路避雷器防雷目前可用于以下三方面：一是線路中間避雷器，用于輸電線路易擊段、易擊塔、易擊相的重點防雷保護；二是線路終端避雷器，用于加強變電站雷電侵入波保護，同時兼顧終端塔防雷；三是同塔多回線路相間或回路間加裝線路避雷器，形成不平衡絕緣配置，防治雷擊多回同跳現(xiàn)象。

b)安裝線路避雷器是防止線路絕緣子雷擊閃絡的有效措施，對雷電反擊、繞擊均有效，但保護范圍較小(僅限于安裝相)，成本較高，而且存在運維問題，因此，宜根據(jù)線路重要性和技術(shù)經(jīng)濟原則，因地制宜地選擇應用[10]。

2.2.2用于易擊段防雷保護

線路中間避雷器用于強雷區(qū)或多雷區(qū)易擊段，且主要用于110kV、220kV線路，例如位于強雷區(qū)的山區(qū)線路雷害高發(fā)區(qū)段、變電站進線段及高桿塔、可靠性要求較高的重要線路等。線路中間避雷器宜選擇帶串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器，一般不宜使用無間隙避雷器。

2.2.3用于變電站侵入波保護

變電站110kV及以上電壓等級架空線路出線側(cè)均應安裝線路終端避雷器，防止雷電侵入波造成站內(nèi)設備損壞[11-12]。線路終端避雷器宜采用無間隙金屬氧化物避雷器(可考慮帶脫離裝置)，或采用帶小串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器。

2.2.4用于同塔線路不平衡絕緣配置

2.2.4.1適用范圍

a)線路避雷器可用于同塔線路相間或回路間形成不平衡絕緣配置，防治雷擊多回同跳問題，還可用于同塔線路中重要回路的特殊防雷保護。

b)不平衡絕緣配置主要用于110kV、220kV同塔雙回線路，也可用于同塔四回及以上線路。500kV回路間不宜采用線路避雷器形成不平衡絕緣。

c)線路避雷器用于不平衡絕緣配置，根據(jù)線路長度、運行情況及具體需要，可應用于整條線路，也可僅用于線路易擊段或特殊區(qū)段。

2.2.4.2安裝原則

a)110kV、220kV同塔雙回桿塔，選擇雷擊跳閘率較高的一回或其易擊段安裝，優(yōu)先順序為上相→中相→下相，其次是在另一回路上相安裝；位于邊坡的桿塔，優(yōu)先在邊坡外側(cè)一回安裝；原則上每基桿塔安裝1～3相避雷器，一般不宜多于4相。

b)110kV、220kV同塔同壓四回桿塔，選擇雷擊跳閘較多橫擔同一側(cè)回路或其易擊段安裝，優(yōu)先順序為上層回路的上相→中相→下相，下層回路的上相→下相或中相(具體根據(jù)反擊、繞擊跳閘運行情況確定)→橫擔另一側(cè)下層回路上相；位于邊坡的桿塔，優(yōu)先在邊坡外側(cè)回路安裝；原則上每基桿塔安裝2～5相避雷器，一般不宜多于6相。

c)110kV、220kV同塔四回混壓桿塔，選擇下層110kV的一回或其易擊段安裝，優(yōu)先順序為上相→中相→下相，其次是同側(cè)上層220kV上相→對側(cè)上層220kV上相；位于邊坡的桿塔，優(yōu)先在邊坡外側(cè)回路安裝；原則上每基桿塔安裝2～4相避雷器，一般不宜多于5相。

d)220kV、500kV同塔四回混壓桿塔，選擇下層220kV的一回或其易擊段安裝，優(yōu)先順序為上相→中相→下相；位于邊坡的桿塔，優(yōu)先在邊坡外側(cè)一回安裝；原則上每基桿塔安裝2～3相避雷器。2.2.5不平衡絕緣配置方案

基于安裝線路避雷器的同塔多回線路不平衡絕緣配置方案如圖1所示，圖中實心黑點為線路避雷器安裝位置，斜線表示山坡。

(a)110 kV、220 kV同塔雙回(不宜多于4相)

(b)110 kV、220 kV同壓四回(不宜多于6相)

(c)110 kV、220 kV混壓四回(不宜多于5相)

(d)220 kV、500 kV混壓四回(不宜多于3相)圖1　基于加裝線路避雷器的不平衡絕緣配置方案

2.3加裝絕緣子并聯(lián)間隙

2.3.1應用原則

a)絕緣子并聯(lián)間隙目前用于兩個方面：一是作為“疏導型”防雷措施，用于保護絕緣子免遭雷擊閃絡損壞，降低線路雷擊事件率，提高重合成功率，同時減少故障查找和運維工作量，降低勞動強度；二是用于同塔線路相間或回路間形成不平衡絕緣，防治雷擊多回同跳現(xiàn)象。

b)并聯(lián)間隙可在新建線路安裝，也可在雷擊跳閘率較高且具備安裝條件的運行線路安裝；同塔多回線路安裝并聯(lián)間隙以保護絕緣子的，應兼顧不平衡絕緣配置要求。

表2基于加裝絕緣子并聯(lián)間隙的不平衡絕緣配置方案

線路布置方式導線排列線路電壓絕緣子片數(shù)回路I回路II回路III回路IV并聯(lián)間隙安裝回路 Z/Z0同塔雙回回路I {}回路II110kV同壓220kV同壓500kV同壓N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N5回路I回路I0.800.85同塔四回垂直布置回路I {}回路II回路III {}回路IV 110kV同壓220kV同壓110kV、220kV混壓220kV、500kV混壓N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2+2(N2+1)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2+2(N2+1)N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)回路I回路I回路III回路III0.800.850.800.85同塔四回水平布置回路I回路II回路III回路IV110kV同壓220kV同壓110kV、220kV混壓220kV、500kV混壓N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N2N5N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2N2+3N1+2(N1+1)N2+3(N2+2)N1+2N2+3回路I回路I回路III回路III0.800.850.800.85

注：①N1、N2、N5分別為110kV、220kV、500kV線路每相絕緣子片數(shù)。②同壓四回線路主要布置方式為回路垂直布置方式，也存在回路水平布置方式。③對于110kV、220kV混壓四回和220kV、500kV混壓四回線路，垂直布置方式時，高電壓兩回為上層回路I和II，低電壓兩回為下層回路III和IV；水平布置方式時，高電壓兩回為左側(cè)回路I和II，低電壓兩回為右側(cè)回路III和IV。④括號內(nèi)數(shù)據(jù)為同塔運行線路條件受限時的不平衡絕緣配置。⑤對特高桿塔、絕緣子片數(shù)較多以及同塔六回線路，參照執(zhí)行。

c)運行線路安裝絕緣子并聯(lián)間隙應對塔窗間隙進行校核，需要先增加絕緣子以提高絕緣水平再安裝并聯(lián)間隙，同時應對線路弧垂、交叉跨越距離、塔頭空氣間隙等進行校核。

d)并聯(lián)間隙無論用于保護絕緣子，還是兼顧不平衡絕緣配置，應在雷擊時可靠動作，同時又不宜明顯降低線路耐雷水平，不應造成所安裝線路雷擊跳閘率明顯提高。

e)并聯(lián)間隙主要用于110kV、220kV單回或多回一般線路；可靠性要求較高的重要線路或500kV線路應慎重使用，如需使用應先提高線路絕緣水平，然后再安裝并聯(lián)間隙，即保證安裝后線路雷擊跳閘率不提高。

f)并聯(lián)間隙雷電沖擊50%放電電壓和工頻放電電壓與線路絕緣水平相配合，以保證雷電過電壓先于絕緣子放電，而工頻及操作過電壓不放電。

2.3.2用于保護線路絕緣子

強雷區(qū)或部分多雷區(qū)線路，重要程度一般，雷擊跳閘較多、絕緣子頻繁受損，線路繼電保護、自動裝置性能和動作可靠性較高，線路跳閘后對電網(wǎng)影響較小且運維困難的山區(qū)線路，可在全線或易擊段、運維特殊困難段安裝保護間隙，安裝回路或相別主要根據(jù)運行經(jīng)驗確定。

2.3.3用于同塔線路不平衡絕緣配置

a)110kV雙回線路。兩回各相增加2片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙；運行線路條件受限時，兩回各相增加1片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙。

b)220kV雙回線路。兩回各相增加3片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙；運行線路條件受限時，兩回各相增加2片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙。

c)500kV雙回線路。采用平衡高絕緣配置，正常情況下不宜小于31片絕緣子。不建議采用并聯(lián)間隙方式。

d)110kV同塔四回線路。四回各相增加2片絕緣子，并在上層一回各相安裝并聯(lián)間隙；運行線路條件受限時，四回各相增加1片絕緣子，并在上層一回各相安裝并聯(lián)間隙。

e)220kV同塔四回線路。四回各相增加3片絕緣子，并在上層一回各相安裝并聯(lián)間隙；運行線路條件受限時，四回各相增加2片絕緣子，并在上層一回各相安裝并聯(lián)間隙。

f)110kV、220kV同塔四回混壓線路。四回各相增加2片絕緣子，并在下層110kV一回安裝間隙；運行線路條件受限時，四回各相增加1片絕緣子，并在下層110kV一回安裝并聯(lián)間隙。

g)220kV、500kV同塔四回混壓線路。下層220kV兩回各相增加3片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙；運行線路條件受限時，下層220kV兩回各相增加2片絕緣子，并在其中一回各相安裝并聯(lián)間隙。

h)用于同塔線路不平衡絕緣配置的并聯(lián)間隙，按以上原則配置時，110kV線路間隙距離Z宜取絕緣子電弧距離Z0的80%，220kV線路間隙距離Z宜取絕緣子電弧距離Z0的85%。

i)同塔運行線路塔窗間隙裕度嚴重不足的，可不增加絕緣子，直接采取絕緣子并聯(lián)間隙方式(其他原則同上)。間隙距離Z取值調(diào)整為：110kV線路Z宜取絕緣子電弧距離Z0的85%，220kV線路Z宜取絕緣子電弧距離Z0的90%。按照此原則，同塔線路單回雷擊跳閘率將略有增大。

2.3.4不平衡絕緣配置方案

基于并聯(lián)間隙的同塔多回線路不平衡絕緣配置方案見表2。

3不平衡絕緣差異化防雷措施的選擇

3.1新建線路

3.1.1基本原則

a)廣東地處南部沿海，氣候條件惡劣，雷電、灰霾、臺風、冰凍等極端災害天氣頻現(xiàn)，新建線路防雷設計應兼顧防污、防風、防冰等要求，不能顧此失彼。

b)在相同條件下，同塔多回線路由于桿塔較高、重要程度較大，應采取高于單回線路的防雷設計標準。

c)加強雷電定位系統(tǒng)在新建線路防雷設計階段的應用，考慮在線路設計、桿塔定位階段將桿塔全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem，GPS)坐標輸入雷電定位系統(tǒng)，以便統(tǒng)計分析新建線路走廊雷電活動情況，明確易擊段。

3.1.2防雷措施選擇

a)新建線路應區(qū)別重要線路和一般線路進行差異化防雷設計，合理確定線路絕緣水平、絕緣子型式、地線保護角、桿塔接地電阻。重要線路防雷設計還應進行線路和桿塔的雷電反擊、繞擊跳閘率校核，使之滿足線路安全運行要求。

b)根據(jù)電網(wǎng)雷區(qū)分布圖和運行經(jīng)驗，新建線路設計時應盡量避開局部強雷區(qū)、突出暴露地形和微氣象地形，在滿足交叉跨越、對地距離和塔窗尺寸條件下，盡量降低呼稱高度，優(yōu)化塔頭尺寸，以減小線路遭受雷擊概率。

c)新建同塔線路應在設計階段加強基礎防雷措施應用，采取降低接地電阻、減小保護角、加強絕緣、加裝線路避雷器等措施提高反擊、繞擊耐雷水平，在此基礎上采取不平衡絕緣措施。

d)強雷區(qū)線路或多雷區(qū)重要線路，接地電阻或耐雷水平不滿足要求的少數(shù)桿塔，設計階段采取加裝線路避雷器設計。

e)強雷區(qū)或部分多雷區(qū)新建線路，處于運維困難山區(qū)或其他巡檢、應急搶修特殊困難區(qū)段，并且同區(qū)運行線路雷擊跳閘較多、絕緣子受損頻繁的，可在設計階段采取絕緣子并聯(lián)間隙設計。

f)新建110kV、220kV同塔雙回及同壓四回線路，110kV、220kV同塔及220kV、500kV同塔混壓四回線路，原則上應采取不平衡絕緣配置。500kV同塔雙回線路采取平衡高絕緣配置。

g)新建同塔線路，全線采用不平衡絕緣配置的優(yōu)先順序一般為：增加絕緣子片數(shù)→加裝絕緣子并聯(lián)間隙→加裝線路避雷器。三種措施的適用性為：增加絕緣子設計簡單，穩(wěn)定性好；并聯(lián)間隙可保護絕緣子，但穩(wěn)定性稍差；避雷器防雷效果最好，但成本較高，存在運維問題。

h)新建重要線路不平衡絕緣配置應采取增加絕緣子片數(shù)措施，技術(shù)經(jīng)濟條件允許的可采用線路避雷器，不宜采取絕緣子并聯(lián)間隙。

3.2運行線路

3.2.1基本原則

a)運行線路防雷改造應區(qū)分重要線路和一般線路，雷擊高風險線路和低風險線路。重要線路由調(diào)度部門根據(jù)電網(wǎng)運行風險確定，雷擊高風險線路由運行部門根據(jù)防雷運行情況確定。防雷改造應提出具體防雷目標和改造措施，通過技術(shù)經(jīng)濟比較選擇最優(yōu)方案。

b)加強運行線路雷電參數(shù)統(tǒng)計和防雷運行分析，按照技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、突出重點、分步實施原則，提出防雷改造計劃，優(yōu)先對雷擊高風險線路和重要線路進行改造。

c)重視運行線路防雷改造后評估工作。每年雷雨季后對防雷改造項目具體成效進行后評估，分析防雷改造效果，評價改造方案的有效性，并指導后續(xù)線路防雷工作，修正防雷改造方案和設計。

3.2.2防雷措施選擇

a)各供電局每年分析提出最近3～5年雷擊高風險運行線路，公司各級調(diào)度部門每年分析提出電網(wǎng)重要線路，優(yōu)先將雷擊高風險線路特別是其中的重要線路列入年度防雷改造計劃。

b)運行線路防雷改造首先應明確易擊段和線路跳閘主要原因，以反擊為主的，重點采取降低接地電阻等措施；以繞擊為主的，重點采取減小保護角等措施；反擊和繞擊皆防的，采取加強絕緣、加裝線路避雷器等措施。

c)易擊段處于局部強雷區(qū)或突出暴露地形的，結(jié)合工程遷改、電纜化改造或其他特殊需求，考慮將易擊塔遷改或線路入地，減少線路遭受雷擊概率，改善易擊段的防雷運行條件。

d)運行線路全線或局部區(qū)段整體改造或遷建的，原則上應按新建線路防雷標準設計。非整體改造的，應根據(jù)線路原設計、運行條件，因地制宜，在保證安全前提下采取適當?shù)姆览状胧?/p>

e)運行線路非整體改造，防反擊優(yōu)先采取降阻措施，防繞擊采取調(diào)整保護角措施。接地電阻和保護角無法改造到位的，視塔窗間隙裕度可全線加強絕緣，易擊段可加裝線路避雷器。

f)雷擊高風險一般線路，處于運維困難山區(qū)或其他巡檢、應急搶修困難區(qū)段，視塔窗間隙裕度大小，可全線或部分安裝絕緣子并聯(lián)間隙。

g)同塔線路中110kV、220kV同塔雙回及同壓四回線路，110kV、220kV同塔及220kV、500kV混壓四回線路，原則上具備改造條件的應進行不平衡絕緣改造，遵循輕重緩急原則，按計劃逐年實施；500kV同塔雙回線路，可視塔窗間隙裕度對雷擊高風險線路進行平衡高絕緣改造。

h)同塔多回線路不平衡絕緣改造一般遵循全線整體改造原則，實施優(yōu)先順序一般為：增加絕緣子片數(shù)→加裝并聯(lián)間隙→加裝線路避雷器。

i)對運行線路進行加強絕緣或不平衡絕緣改造時，玻璃絕緣子可采取接地端增加絕緣子方式；復合絕緣子可采取接地端增加玻璃絕緣子，或更換較長電弧距離復合絕緣子，或整體更換為玻璃絕緣子方式。

j)重要運行線路不平衡絕緣改造應采取增加絕緣子措施，技術(shù)經(jīng)濟條件允許時可采用線路避雷器，不宜采取絕緣子并聯(lián)間隙。

4不平衡絕緣防雷技術(shù)應用

4.1總體情況

廣東電網(wǎng)1999年開始試點不平衡絕緣防雷技術(shù)，2012年編寫同塔多回輸電線路防雷技術(shù)規(guī)范，并從2013年1月開始逐步對全網(wǎng)110kV、220kV同塔多回線路實施不平衡絕緣防雷技術(shù)改造，有效應對同塔多回線路雷擊同跳導致的電網(wǎng)運行風險。

截至2015年，廣東電網(wǎng)已完成了50回220kV同塔線路、59回110kV同塔線路全線或局部區(qū)段不平衡絕緣防雷改造。109回線路改造前后雷擊跳閘次數(shù)比較如下：改造前3年雷擊跳閘總次數(shù)為293次，雷擊同跳126次，雷擊同跳比例為43.7%；實施改造后至今雷擊跳閘總次數(shù)為56次，雷擊同跳20次，雷擊同跳比例為35.7%。其中220kV同塔線路雷擊同跳比例由28.1%降至14.3%，110kV同塔線路雷擊同跳比例由53.6%降至42.9%?？紤]到大部分雷擊同跳發(fā)生在未改造區(qū)段，因此可認為改造措施防雷擊同跳效果顯著。

4.2典型案例

a)珠海供電局1999年對110kV大紅甲乙線、大北甲乙線、鳳官甲乙線等6條同塔線路增加2片絕緣子形成不平衡絕緣，改造前曾發(fā)生雷擊同跳18次，改造后2001—2006年未發(fā)生雷擊同跳。2006年末，鳳官甲乙線在“防污調(diào)爬”改造中恢復了平衡絕緣，此后幾年又發(fā)生了6次雷擊同跳。

b)韶關(guān)供電局同塔線路110kV翁鐵甲乙線2009—2010年雷擊同跳20次，2011年對110kV翁鐵乙線全線安裝避雷器形成不平衡絕緣，改造后未發(fā)生雷擊同跳現(xiàn)象。

c)東莞供電局對110kV信楊甲乙線等10回易遭雷擊同塔線路，選擇其中一回安裝絕緣子并聯(lián)間隙形成不平衡絕緣。安裝并聯(lián)間隙線路長度44km、140基鐵塔，至今未發(fā)生雷擊同跳事件。

5結(jié)束語

同塔多回輸電線路雷擊同跳可能導致電網(wǎng)“N-2”事故，嚴重威脅電網(wǎng)運行安全?；诓黄胶饨^緣的差異化防雷技術(shù)可有效化解同塔多回線路防雷運行風險，建議在南方電網(wǎng)乃至我國多雷區(qū)、強雷區(qū)電網(wǎng)推廣應用，避免雷擊造成電網(wǎng)重要輸電通道供電中斷。

本文提出的三種典型不平衡絕緣配置方式各有適應性，宜根據(jù)線路設計、運行條件適當選用；多雷區(qū)同塔線路采用不平衡絕緣技術(shù)，宜將多回線路雷擊同跳比例控制在10%以內(nèi)，同時應盡量不增加單回雷擊跳閘率，并繼續(xù)重視降阻、加強絕緣、減小保護角等基礎措施的防雷作用。

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Differentiated Lightning Protection Technology and Its Application Based onUnbalancedInsulationforMulti-circuitPowerTransmissionLinesontheSameTower

PENG Xiangyang1, WANG Rui1, ZHOU Huamin2, MAO Xianyin1

(1.ElectricPowerResearchInstituteofGuangdongPowerGridCo.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510080,China; 2.GuangdongPowerGridCo.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510060,China)

Abstract：OnthebasisofanalyzingrunningdataoflightningprotectionofpowertransmissionlinesonthesametowerinGuangdongpowergrid,thispaperpresentstechnicalroutesforlightningprotectionanddifferentiatedlightningprotectionstrategy.Itintroducesthreekindsoftypicalunbalancedinsulationconfigurationschemesincludingincreasinginsulatornumbers,installinglinearrestorsandinstallingparallelgapsofinsulators.ItmakesclearselectionprinciplesforunbalancedinsulationdifferentiatedlightningprotectionmeasuresandintroducesapplicationandeffectsofunbalancedinsulationlightningprotectiontechnologyinGuangdongpowergrid.Operationalexperiencesindicatethatthisdifferentiatedlightningprotectiontechnologybasedonunbalanceinsulationisabletoeffectivelysolvetheproblemoflightningtrippingofpowertransmissionlinesonthesametoweratthesametime.Itissuggestedtopopularizeandapplythistechnologyinmulti-circuittransmissionlinesonthesametowerinCSGandotherareaswithmoreandstronglightningactivities.

Keywords：multi-circuittransmissionlinesonthesametower;lightningtrippingatthesametime;unbalancedinsulation;differentiatedlightningprotection;linearrestor;parallelgapofinsulators

收稿日期：2016-01-27修回日期：2016-03-11

doi:10.3969/j.issn.1007-290X.2016.06.020

中圖分類號：TM866

文獻標志碼：A

文章編號：1007-290X(2016)06-0109-08

作者簡介：

彭向陽(1971)，男，湖北黃岡人。教授級高級工程師，工學碩士，主要從事輸電線路及高電壓技術(shù)研究工作。

王銳(1988)，男，湖北潛江人。工程師，工學碩士，從事輸電線路運行及高電壓試驗研究工作。

周華敏(1965)，男，江西都昌人。高級工程師，工學學士，從事輸電線路及電網(wǎng)運行管理工作。

(編輯彭艷)