鄂西北輸電線路防雷工作探討

羅敬林

（國(guó)網(wǎng)襄陽(yáng)供電公司檢修分公司，湖北 襄陽(yáng) 441000）

1 基本概況

本文研究的鄂西北襄陽(yáng)地區(qū)電網(wǎng)，東鄰隨州市，南界荊門市、宜昌市，西連神農(nóng)架林區(qū)、十堰市，北接河南省南陽(yáng)市。地形為東低西高，由西北向東南傾斜。東部、中部、西部分別為丘陵、崗地、山地，占總面積分別為20%、40%、40%。東部為低山丘陵，海拔多在90～ 250 m，最高點(diǎn)是與河南省交界處的玉皇頂，海拔778.5 m。中部為崗地丘陵，兼有平原。西部為山區(qū)，海拔多在400 m以上，?？倒偕胶０? 000 m。氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)型大陸氣候過(guò)渡區(qū)，具有四季分明、氣候溫和、光照充足、熱量豐富、降雨適中、雨熱同季等特點(diǎn)，年平均無(wú)霜期為241天，年均降水量878.3 mm。區(qū)境內(nèi)日照充足，年均日照1 987 h，年均氣溫15.1～16.9 ℃。

鄂西北襄陽(yáng)地區(qū)的雷電活動(dòng)頻繁，致使輸電線路頻發(fā)雷擊跳閘。最高時(shí)占總跳閘（八級(jí)事件）1/5，近5年來(lái)，這里的110 kV線路共發(fā)生跳閘22次，其中雷擊12次。雷害一時(shí)成為電網(wǎng)的安全運(yùn)行的重要威脅?！叭宕蟆币詠?lái)，該區(qū)域輸電線路運(yùn)檢，主要由襄陽(yáng)供電公司檢修分公司輸電運(yùn)檢室負(fù)責(zé)。維護(hù)的輸電線路共計(jì)171條 3 300 km，其中220 kV線路44條1 700 km[1]。

2 輸電線路雷害現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，鄂西北襄陽(yáng)地區(qū)輸電線路共發(fā)生故障跳閘計(jì)215次，其中雷害計(jì)37次，占所有故障跳閘的17%。

2.1 故障情況

第一，某年5月24日12時(shí)23分，110 kV富楊線（富07-楊05）線路富07、楊05光差保護(hù)動(dòng)作跳閘，富07開(kāi)關(guān)場(chǎng)合成功，楊05開(kāi)關(guān)重合不成功。B相故障，富07保護(hù)測(cè)距：2.87 km，對(duì)應(yīng)#012～#013；楊110 kV 分段備自投未動(dòng)作。查詢雷電系統(tǒng)1、3、7桿有雷，最大電流：27.1 kA。帶電查線全線無(wú)異常。（疑似雷擊）

第二，某年7月8日16時(shí)17分，運(yùn)檢三班維護(hù)的110 kV汾紫線汾18開(kāi)關(guān)接地距離接地距離Ⅰ段、零序Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作跳閘，重合成功。經(jīng)帶電查線查明：110 kV汾紫線#73桿左相（A相）小號(hào)側(cè)內(nèi)串均壓環(huán)及絕緣子上均有明顯擊穿痕跡，確認(rèn)該處為故障點(diǎn)。

第三，某年7月17日17時(shí)16分，運(yùn)檢二班維護(hù)的110 kV順漳線順24開(kāi)關(guān)零序Ⅰ段動(dòng)作跳閘，重合成功。經(jīng)帶電查線查明：110 kV順漳線#147桿左前拉線下把上有明顯灼傷痕跡，B相（雙橫擔(dān)上相）合成絕緣子均壓環(huán)上及橫擔(dān)U型掛環(huán)與球頭連接處有灼傷痕跡，確認(rèn)該處為故障點(diǎn)[2]。

2.2 雷電特點(diǎn)

第一，季節(jié)性。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，輸電線路雷擊一般集中發(fā)生在7-8月份雷雨季節(jié)。在發(fā)生的12次雷擊統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)，其中有11次發(fā)生于7月8日至8月11日內(nèi)。

第二，雷電流超標(biāo)。近年來(lái)，惡劣天氣頻發(fā)，雷電流幅值一般較大，容易造成設(shè)備跳閘。根據(jù)雷電定位系統(tǒng)顯示，今年造成雷擊跳閘的雷電流幅值為一般在-40.8～99.1 kA，超過(guò)了110 kV輸電線路的設(shè)計(jì)耐雷水平（40～75 kA）。

2.3 山區(qū)線路易發(fā)生雷害

12次雷擊跳閘中有9次跳閘桿段地處山區(qū)，占110 kV雷擊跳閘總次數(shù)的75%。由于輸電線路位于山區(qū)的桿塔數(shù)實(shí)際上遠(yuǎn)小于位于平原的桿塔數(shù)，因此山區(qū)線路遭受雷擊的概率要大大超過(guò)平原地區(qū)線路。

2.4 單避雷線桿塔易發(fā)生雷害

這12條跳閘線路有11條為單避雷線，保護(hù)角均在16°～22°。目前，110 kV早期線路設(shè)計(jì)時(shí)一般采用單避雷線防雷，保護(hù)角在16°～25°。大于規(guī)定的15°，邊相導(dǎo)線超出了避雷線的保護(hù)范圍，很容易發(fā)生繞擊，造成線路跳閘。

2.5 原農(nóng)網(wǎng)線路雷擊故障率高

三集五大以來(lái)，輸電設(shè)備運(yùn)維權(quán)限移交后，某區(qū)段共發(fā)生12次雷擊跳閘。除富楊線、潘襄鐵線外，其余10次均為原農(nóng)網(wǎng)線路，地點(diǎn)集中在谷城、南漳、保康境內(nèi)。谷城境內(nèi)雷擊故障最多（6次），汾紫線已連續(xù)發(fā)生跳閘3次。

因此，山區(qū)線路、單避雷線桿塔及新上收線路雷擊故障率高，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)防雷保護(hù)。

3 暴露出的主要問(wèn)題

3.1 設(shè)施不滿足防雷要求

110 kV輸電線路目前單避雷線線路桿塔保護(hù)角大多在16°～25°，不滿足《架空輸電線路差異化防雷工作指導(dǎo)意見(jiàn)》文件規(guī)定不大于15°要求。且110 kV線路由于技術(shù)改造投資缺乏，未安裝避雷針、線路避雷器等輔助防雷設(shè)施。

110 kV汾紫線某年七月份發(fā)生3次雷擊跳閘事故，其中#61～111為1975年投運(yùn)，故障桿塔#073、（#102、#103、#108）、#103均發(fā)生在該區(qū)段，為單避雷線，三次跳閘事故均為繞擊。

3.2 絕緣配置不滿足要求

12次跳閘有10次發(fā)生在谷城、南漳、保康山區(qū)的多雷地段境，而且目前這些新收線路基本上采用普通瓷絕緣子直線桿7片、耐張桿8片，明顯不滿足“線路防雷治理技術(shù)措施”要求。有部分線路采用普通型復(fù)合絕緣子，耐雷水平不足。110 kV汾紫線已發(fā)生雷擊3次，其中7月29日連續(xù)跳閘4次，造成3基桿塔自A、B、C三相分別閃絡(luò)，體現(xiàn)了該線路防雷配置不足。

3.3 接地裝置不滿足要求

110 kV順漳線等線路位于農(nóng)田的桿塔接地引下線和接地網(wǎng)銹蝕嚴(yán)重，部分桿塔無(wú)接地線，遭受雷擊后無(wú)法形成泄流通道，易引起反擊跳閘或損傷架空地線。

4 防雷治理的主要作法及成效

4.1 雷擊后安全隱患整改

第一，對(duì)遭受雷擊的絕緣子安排帶電更換：110 kV 汾紫線#073、紫白線#37、汾南線#011、汾黃線#118更換破損的絕緣子，汾紫線#102、#103、#108、潘襄鐵線#015、順漳線#147、峽口線#82、等6基更換閃絡(luò)的復(fù)合絕緣子。

第二，加強(qiáng)巡視檢查，重點(diǎn)檢查11 0kV汾紫線、紫保線、順漳線、黃保線（運(yùn)行超過(guò)30年）導(dǎo)線、架空地線銹蝕情況、線夾出口位置有無(wú)斷股，對(duì)大檔距、重要跨越區(qū)段的架空地線加裝預(yù)絞絲，更換嚴(yán)重銹蝕的架空地線，防止雷擊斷線事故。

第三，消除桿塔無(wú)接地線的缺陷，開(kāi)展接地網(wǎng)整改，降低桿塔接地電阻。

4.2 以汾紫線為試點(diǎn)開(kāi)展防雷改造

防繞擊主要措施有：減小架空地線保護(hù)角（用于新建線路）、增加絕緣、橫擔(dān)上加裝側(cè)向避雷針、加裝塔頂防雷拉線及安裝線路避雷器等。

防反擊的主要措施有：提高線路絕緣水平、降低桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線、加裝保護(hù)間隙及安裝線路氧化鋅避雷器等。

由于汾紫線發(fā)生的雷擊跳閘主要為繞擊，且集中于山區(qū)部分，因此應(yīng)結(jié)合設(shè)備狀態(tài)，重點(diǎn)針對(duì)線路的山區(qū)部分#61～111區(qū)段進(jìn)行防繞擊雷改造，同時(shí)采取必要的防反擊雷措施。措施具體如下。

第一，汾紫線臺(tái)賬資料：桿型、檔距等臺(tái)賬資料。

第二，汾紫線現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集：桿塔照片（按安檢要求）、絕緣配置統(tǒng)計(jì)、保護(hù)角、接地電阻、地形地貌等情況。

第三，汾紫線狀態(tài)評(píng)價(jià)：根據(jù)設(shè)備狀態(tài)開(kāi)展?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià)，編寫狀態(tài)評(píng)價(jià)報(bào)告。

第四，線路防雷改造，具體包括如下3條。

（1）加強(qiáng)絕緣：更換#61～111區(qū)段桿塔絕緣子為8片玻璃絕緣子。

（2）橫擔(dān)上加裝側(cè)向避雷針：#61～71、#77～#79、#83-85、#86-105單橫擔(dān)側(cè)、雙橫擔(dān)上相各安裝一支。

（3）安裝線路避雷器：山頂桿塔#009、#010、#018、#026、#031、#038、#047、#055、#061、#063、#070、#076、#081、#087、#092、#100、#105、#112及#073、#102、#103、#108及前后一基桿塔的三相。

4.3 接地系統(tǒng)排查

對(duì)地區(qū)處于多雷區(qū)輸電桿塔的接地系統(tǒng)進(jìn)行全面排查，包括測(cè)試工頻接地電阻、接地引下線出土銹蝕情況、接地網(wǎng)埋深深度、接地網(wǎng)敷設(shè)長(zhǎng)度、接地網(wǎng)銹蝕情況等方面。工頻接地電阻嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行測(cè)試，重點(diǎn)關(guān)注土壤電阻率在500～2 000 Ω·m的電阻值情況。對(duì)于電阻值超標(biāo)的桿塔，安排復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)仍不過(guò)關(guān)，進(jìn)行開(kāi)挖檢查，視情況納入大修、成本項(xiàng)目中。

同時(shí)，開(kāi)展防雷評(píng)估，調(diào)整雷區(qū)分布圖。聘請(qǐng)狀態(tài)評(píng)價(jià)中心專家對(duì)110 kV峽口線、汾紫線、紫保線等山區(qū)線路進(jìn)行防雷評(píng)估，調(diào)整相應(yīng)地區(qū)的雷區(qū)分布圖，指導(dǎo)線路防雷設(shè)計(jì)和運(yùn)維工作。

4.4 提高外絕緣水平

輸電線路的絕緣水平與繞擊和反擊耐雷水平成正比，按試驗(yàn)周期加強(qiáng)輸電線路零（低）值絕緣子檢測(cè)，確保輸電線路有足夠的絕緣強(qiáng)度。同時(shí)，加強(qiáng)絕緣子入廠的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)在運(yùn)線路上“山水生牌”具有家族性缺陷的瓷質(zhì)絕緣子進(jìn)行排查與更換。

4.5 加強(qiáng)新技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)易發(fā)生雷擊且位于山區(qū)難以巡視的220 kV遠(yuǎn)雙線、110 kV汾紫線、峽口線安裝“輸電線路智能故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，進(jìn)行故障行波電流分析和精確定位，便于及時(shí)、有效發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。

5 結(jié) 論

本文主要以鄂西北輸電線路為例分析了輸電線路防雷存在的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上提出了防雷治理的主要作法。