吉林省220 kV架空輸電線路防雷運(yùn)行分析

劉俊博，王志鋼，金 鵬，孫有群，劉 赫，矯立新，趙 騁

(1.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長(zhǎng)春 130021;2.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司，長(zhǎng)春 130021;3.國(guó)網(wǎng)通化供電公司，吉林 通化 134001)

吉林省2010年至2016年間220 kV架空線路雷擊故障126條次，占故障總數(shù)的35.3%，成為影響吉林省輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的最大因素。雷擊故障在造成線路跳閘的同時(shí)，也可能引起輸變電設(shè)備損壞，甚至引起嚴(yán)重的電網(wǎng)事故，下面對(duì)國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司所轄220 kV線路雷害情況及原因進(jìn)行分析。

1 吉林省架空輸電線路雷害故障總體情況

1.1 2010年至2016年雷害導(dǎo)致跳閘情況

2010年至2016年國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司所轄220 kV輸電線路共計(jì)發(fā)生雷擊導(dǎo)致的跳閘126條次，各年220 kV輸電線路雷擊跳閘數(shù)量及跳閘率統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

雷擊故障多發(fā)于東南部山地、丘陵地區(qū)，主要原因是由于這一帶地處山區(qū)、半山區(qū)，地形起伏大，晝夜溫差大，易形成局地對(duì)流，從而產(chǎn)生雷陣雨或雷暴天氣。

1.2 2010年至2016年雷擊導(dǎo)致停運(yùn)情況

2010年至2016年吉林省220 kV輸電線路共計(jì)發(fā)生雷擊導(dǎo)致的故障停運(yùn)22次，占雷擊跳閘總數(shù)17.5%。年平均停運(yùn)率為0.031次/(100 km·a)，各年度雷擊故障停運(yùn)情況見(jiàn)表2。

表1 2010年至2016年吉林省220 kV輸電線路雷擊跳閘數(shù)量及跳閘率統(tǒng)計(jì)

表2 2010年至2016年吉林省220 kV輸電線路雷擊故障停運(yùn)率統(tǒng)計(jì)

2 吉林省雷害故障分析

2.1 雷電地閃密度分析

2010年至2016年吉林省雷電活動(dòng)以2013年最為頻繁，截至該年年末雷電定位系統(tǒng)共監(jiān)測(cè)到雷電活動(dòng)314 969次，遠(yuǎn)高于統(tǒng)計(jì)期間其他年份最高水平，2013年也是雷害故障發(fā)生最多的一年。由圖1可以看出，在2013年跳閘率達(dá)到最大值后，總體呈逐漸下降趨勢(shì)，客觀因素為大量實(shí)施防雷措施(安裝線路避雷器、接地降阻改造等)后，防雷措施凸顯成效。

圖1 2010年至2016年吉林地區(qū)地閃密度和線路雷擊跳閘率關(guān)系曲線

2.2 雷擊桿塔導(dǎo)線排列方式分析

2010年至2016年吉林省雷害故障的導(dǎo)線排列方式見(jiàn)表3，主要為垂直排列中導(dǎo)線(占故障總數(shù)的29.4%)和水平排列邊導(dǎo)線(占故障總數(shù)的28.6%)。原因?yàn)榻昙质〖哟蠼拥匮b置改造，220 kV線路雷擊故障主要是繞擊，垂直排列中導(dǎo)線和水平排列邊導(dǎo)線的避雷線保護(hù)角相對(duì)較大。

表3 2010年至2016年雷害跳閘次數(shù)與導(dǎo)線排列情況統(tǒng)計(jì)

220 kV輸電線路雷擊故障中(見(jiàn)表4)，36次為雷電反擊，占比 30.5%，90次為繞擊跳閘，占69.5%。由于山坡傾斜角的影響，降低了避雷線及地面屏蔽的有效性，線路保護(hù)角過(guò)大，易發(fā)生雷電繞擊。

表4 2010年至2016年吉林省220 kV輸電線路間雷擊形式情況 次

2.3 線路發(fā)生雷擊跳閘分析

2010年至2016年吉林省220 kV線路發(fā)生雷擊故障126條次，因不符合標(biāo)準(zhǔn)［1］類原因?qū)е碌睦讚艄收?2條次，占雷擊故障總數(shù)的57.14%;因“不可抗力”類原因?qū)е碌睦讚艄收?2條次，占總數(shù)的33.33%;因“運(yùn)行維護(hù)檢修”類原因?qū)е碌睦讚艄收?條次，占總數(shù)的5.56%;因“設(shè)計(jì)質(zhì)量”類原因?qū)е碌睦讚艄收?條次，占總數(shù)的3.97%。

3 防雷工作重點(diǎn)及建議

3.1 設(shè)計(jì)方面

新建、改建輸電線路前充分進(jìn)行收資調(diào)研。應(yīng)對(duì)規(guī)劃路徑沿線歷年的落雷情況、土壤電阻率、途經(jīng)地形分布等防雷設(shè)計(jì)條件進(jìn)行收資調(diào)研，設(shè)法減小線路通過(guò)雷電多發(fā)區(qū)和土壤電阻率高值區(qū)的長(zhǎng)度。結(jié)合《吉林省地閃密度分布圖》和現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)定位數(shù)據(jù)，確定每基桿塔所處的地閃密度等級(jí)和典型地形類。

線路桿塔在山區(qū)布置時(shí)充分考慮地形因素，做好防雷設(shè)計(jì)。盡量避免線路桿塔布置在山頂型和山坡型地形，特別是山頂型地形;不得不沿山區(qū)走線時(shí)，盡量將桿塔布置于高山或山脊的一側(cè)，并使桿塔的最高點(diǎn)不超過(guò)山脈或山脊的最高位置，并適當(dāng)減小避雷線保護(hù)角［1］。同塔雙回輸電線路特別是位于山坡和山頂?shù)木€路應(yīng)重點(diǎn)考慮雷電的防繞擊措施;單回路輸電線路防雷治理建議反擊、繞擊措施并重執(zhí)行。

3.2 產(chǎn)品及施工質(zhì)量方面

嚴(yán)控絕緣子質(zhì)量，保證桿塔接地電阻阻值符合要求。對(duì)新投運(yùn)的，應(yīng)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［2］和省公司架空輸電線路預(yù)防事故措施要求進(jìn)行送檢。新建、改造線路桿塔投運(yùn)前應(yīng)逐基測(cè)量接地電阻，且保證測(cè)量方法正確，確保其滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 運(yùn)行維護(hù)檢修方面

按照相關(guān)規(guī)程［3］定期檢查防雷裝置，對(duì)易受雷擊線路加強(qiáng)檢查，集中消缺。運(yùn)行維護(hù)檢修單位應(yīng)在雷雨季節(jié)來(lái)臨前按照Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》定期測(cè)量桿塔工頻接地電阻，阻值滿足要求方可投運(yùn)。檢查桿塔接地引線與架空線、防繞擊裝置、接地體的連接情況。對(duì)易受雷擊線路和投運(yùn)后3年內(nèi)即發(fā)生雷擊跳閘的線路，通過(guò)開(kāi)挖等手段確定接地網(wǎng)的腐蝕情況，對(duì)異常情況進(jìn)行處理。對(duì)銹蝕、丟失的接地裝置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)接地線外露、銹蝕、埋深不足等缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，雷雨季節(jié)到來(lái)前進(jìn)行集中消缺。

加強(qiáng)線路避雷器的驗(yàn)收、巡檢、抽檢工作。對(duì)廠家提供的出廠試驗(yàn)報(bào)告、合格證等基礎(chǔ)資料進(jìn)行檢查，確保運(yùn)行前原始資料完整齊全;雷雨季節(jié)來(lái)臨前應(yīng)對(duì)掛網(wǎng)運(yùn)行的線路避雷器進(jìn)行巡檢，記錄避雷器動(dòng)作次數(shù)。對(duì)未發(fā)生動(dòng)作的避雷器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，檢查間隙距離是否發(fā)生改變，抽檢部分避雷器進(jìn)行試驗(yàn)，考慮更改避雷器的安裝地點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

一直以來(lái)，雷擊都是影響輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的最大因素。近年，吉林省結(jié)合雷電定位系統(tǒng)及雷電分布圖對(duì)雷害嚴(yán)重分布區(qū)域的多條線路進(jìn)行“差異化防雷”改造，并結(jié)合加裝避雷器、接地電阻改造等防雷措施，跳閘率總體呈下降趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)線路防雷工作，從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等方面采取有力措施，保障架空輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。