500kV同塔雙回線路典型雷擊同跳機(jī)理與防雷標(biāo)準(zhǔn)分析

梁健，張杰

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局，云南 蒙自 661100）

0 前言

某日500 kV 紅甲線、紅乙線兩側(cè)主保護(hù)同時(shí)動(dòng)作跳閘跳閘，重合成功，故障相別均為C 相。

輸電所組織班組人員利用無(wú)人機(jī)精飛和登塔的方式對(duì)500 kV 紅甲、乙線進(jìn)行事故特巡，發(fā)現(xiàn)#088 塔甲線C 相整串絕緣子及導(dǎo)線防震錘有放電痕跡；#088 塔乙線C 相整串絕緣子閃絡(luò)及導(dǎo)線防震錘也有明顯閃絡(luò)放電痕跡。

故障線路跳閘現(xiàn)場(chǎng)為雷雨天氣，附近落雷強(qiáng)烈，

通過電網(wǎng)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)查詢故障時(shí)段500 kV 紅甲、乙線附近落雷情況，其中跳閘時(shí)間段內(nèi)在500 kV 紅甲、乙線#88-#89 附近有個(gè)250.6 kA 主放電。

1 線路基本情況

1.1 總體概況

500 kV 紅甲、乙線于2008年05月20日投運(yùn)，該線路全長(zhǎng)133.072 公里，總桿塔基數(shù)287。線路全線采用同塔雙回架設(shè)，即500 kV紅甲線全線與500 kV 紅硯乙線同塔架設(shè)。線路設(shè)計(jì)執(zhí)行DL/T 5092-1999《110 kV～500 kV 架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)。

500 kV 紅甲、乙線設(shè)計(jì)氣象條件為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速30m/s，#001-#044、#058-#109 塔設(shè)計(jì)覆冰5 mm，#044-#058 塔設(shè)計(jì)覆冰10 mm，年均雷暴日數(shù)75 天。

導(dǎo)線型式及根數(shù)為4×LGJ-500/45 型鋼芯鋁絞線、每相4 根子導(dǎo)線正方形排列。地線形式為 OPGW-S-18B1+6B4-110（#001-#046）、OPGW-S-18B1+6B4-100（#046-#109）、LBGJ-80-20AC（#046-#109）、LBGJ-120-40AC（#001-#046）。

施工人員在防潮保護(hù)層施工期間應(yīng)注意使用絕緣材料，以免地面受到外界潮濕的影響。同時(shí)，施工人員還應(yīng)充分結(jié)合實(shí)際施工情況采用微孔材料。在輻射采暖施工期間，技術(shù)人員應(yīng)做好表面層與絕緣層的嚴(yán)密工作，嚴(yán)格按照施工圖紙完成施工，并強(qiáng)化后期的驗(yàn)收與監(jiān)督工作，充分確保木地板面填充層的干燥性。

1.2 線路防雷及絕緣

該線路懸垂串和跳線串使用LXY-160、LXY3-210、LXY1-70 型玻璃絕緣子，耐張串使用LXY3-300 型玻璃絕緣子。絕緣配置：#001-#010 塔按Ⅲ級(jí)污區(qū)設(shè)計(jì)要求絕緣配置爬電距離為32 mm/kV，#011-#042 塔按Ⅱ級(jí)污區(qū)設(shè)計(jì)要求絕緣配置爬電距離為25 mm/kV，#043-#109 塔按Ⅰ級(jí)污區(qū)設(shè)計(jì)要求絕緣配置爬電距離為20 mm/kV。#086-#092 為直線塔，最小公稱爬電距離13200 mm，公稱結(jié)構(gòu)高度32 片×155 mm/片。

500 kV 紅甲線相序按三相導(dǎo)線垂直排列，面向大號(hào)側(cè)C 相為上相、A 相為中相、B 相為下相。

500 kV 紅乙線相序按三相導(dǎo)線垂直排列，面向大號(hào)側(cè)B 相為上相、A 相為中相、C 相為下相。

1.3 故障桿塔

#088 桿塔塔型為SZ553-24，桿塔全高53.4 m，桿塔地線保護(hù)角為-4.2°。塔設(shè)計(jì)工頻接地電阻為20 Ω，實(shí)測(cè)工頻接地電阻3.0 Ω，紅甲乙線#88 塔均未加裝線路避雷器。

2 耐雷性能計(jì)算及跳閘原因分析

2.1 耐雷性能計(jì)算

利用電網(wǎng)防雷分析軟件計(jì)算得到500 kV紅甲乙線#88 塔單回跳閘反擊耐雷水平為176 kA，雙回同時(shí)跳閘反擊耐雷水平為213 kA，繞擊耐雷水平為22.4 kA。

2.2 跳閘原因分析

a.在故障發(fā)生時(shí)間段未見過火痕跡，排除山火故障。

b.對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障段落通道內(nèi)排查，未發(fā)現(xiàn)危及線路安全運(yùn)行的植物，導(dǎo)線對(duì)地安全距離符合規(guī)程規(guī)范要求，排除風(fēng)偏對(duì)邊坡和樹竹放電。

c.現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)絕緣子表面干凈，未發(fā)現(xiàn)污穢物，排除污閃可能性。

e.根據(jù)故障錄波圖、雷電定位系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)巡線情況，本次線路跳閘故障時(shí)刻和雷擊時(shí)間非常接近，探測(cè)到的雷電流幅值高達(dá)250.6 kA，且現(xiàn)場(chǎng)排查的故障塔位和雷電定位位置也一致，因此推測(cè)此次故障極有可能是雷擊造成。考慮到雷電流很大，繞擊可能性很小，因此很可能是反擊造成。

進(jìn)一步根據(jù)#88 塔耐雷性能計(jì)算結(jié)果可知，其單回跳閘反擊耐雷水平為176 kA，雙回同時(shí)跳閘反擊耐雷水平為213 kA，而雷電定位系統(tǒng)查詢到故障時(shí)刻的落雷為250.6 kA，高于雙回同時(shí)跳閘反擊耐雷水平，因此該雷電流如果擊中#88 塔是會(huì)造成雙回同時(shí)跳閘的。再根據(jù)錄波圖，跳閘時(shí)刻A 相電壓運(yùn)行電壓約為90° ～100°，此時(shí)，A 相和B 相電壓均為正值，C 相電壓為負(fù)值，250.6 kA 的正極性雷電流將在桿塔上產(chǎn)生很高的正電位，此時(shí)桿塔與C 相的電壓差最高，最有可能先擊穿放電。對(duì)250.6 kA 正極性雷電流擊中#88 塔甲線側(cè)地線支架進(jìn)行詳細(xì)仿真計(jì)算，各相絕緣子串的過電壓波形可見紅甲線C 相和乙線C 相確實(shí)出現(xiàn)了同時(shí)跳閘的情況。從而得出此次故障是由250.6 kA 的超大正極性雷電流反擊紅甲乙線#88塔造成甲線C 相和乙線C 相同時(shí)閃絡(luò)引起的。

3 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)防雷指標(biāo)要求與對(duì)照

3.1 現(xiàn)行防雷設(shè)計(jì)規(guī)定和耐雷性能指標(biāo)

500 kV 紅甲乙線為2008年投產(chǎn)的線路，因此根據(jù)DL/T 5092-1999《110 kV～500 kV 架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，500 kV 線路設(shè)計(jì)方面的防雷要求主要有：

1）220 kV 及以上同塔雙回線路地線保護(hù)角不宜大于20°。

2）桿塔接地電阻應(yīng)滿足下表的要求。

表1 國(guó)標(biāo)對(duì)線路桿塔接地電阻要求值

目前GB/T 50064-2014《 交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》給出了110 kV～750 kV 線路單回跳閘反擊耐雷水平不超過表4-2 中數(shù)值，標(biāo)準(zhǔn)并未給出繞擊耐雷水平。

表2 國(guó)標(biāo)要求的單回跳閘反擊耐雷水平（kA）

3.2 500 kV紅硯甲、乙線防雷指標(biāo)對(duì)照

1）500 kV 紅甲、乙線設(shè)計(jì)情況對(duì)照地線保護(hù)角，#88 塔地線保護(hù)角為-4.2°，滿足1999版和2010 版設(shè)計(jì)規(guī)程要求。

a.接地電阻，實(shí)測(cè)接地電阻為3.0 Ω，滿足規(guī)程要求。

b.絕緣配置，#88 全高53.4 m，海拔1685 m，按規(guī)程規(guī)定，盤型絕緣子配置為27（155 mm）+2（146 mm），考慮海拔修正后的絕緣子片數(shù)不小于30 片，現(xiàn)配置32 片×155 mm，公稱結(jié)構(gòu)高為4960 mm，大于設(shè)計(jì)規(guī)程要求值，且為高絕緣配置，滿足要求。

2）500 kV 紅甲、乙線#88 塔耐雷性能對(duì)照：

500 kV 紅甲乙線#88 塔單回跳閘反擊耐雷水平為176 kA，高于國(guó)標(biāo)要求的單回跳閘反擊耐雷水平（142 kA～162 kA），滿足要求。

3）對(duì)照結(jié)果：

從線路設(shè)計(jì)規(guī)程和過電壓配合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照來(lái)看，500 kV 紅甲、乙線滿足設(shè)計(jì)防雷要求，同時(shí)其運(yùn)行耐雷水平也滿足國(guó)標(biāo)要求。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排查和分析，認(rèn)為此次故障是由于250.6 kA 的超大正極性雷電流反擊紅甲乙線#88 塔造成甲線C 相和乙線C 相同時(shí)跳閘。

3.3 指標(biāo)對(duì)照結(jié)果

從線路設(shè)計(jì)規(guī)程和過電壓配合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照來(lái)看，500 kV 紅甲乙線滿足設(shè)計(jì)防雷要求，同時(shí)其運(yùn)行耐雷水平和跳閘率指標(biāo)也滿足國(guó)標(biāo)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

500 kV同塔雙回線路在屬于電網(wǎng)主干網(wǎng)架，安全穩(wěn)定性要求高，發(fā)生雙回同跳影響較大。本文對(duì)500 kV 紅甲乙線的一次雷擊同跳故障進(jìn)行了詳細(xì)分析，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)照核查，主要結(jié)論如下。

1）500 kV 紅甲、乙線雷擊單回跳閘反擊耐雷水平為176 kA，雷擊雙回同時(shí)跳閘反擊耐雷水平為213 kA，總體上發(fā)生雷擊跳閘的概率很小，造成本次同跳的原因是遭受了250.6 kA 的正極性落雷，超出了桿塔耐雷水平，屬于小概率事件。

2）500 kV 紅甲、乙線故障桿塔的防雷設(shè)計(jì)地線保護(hù)角、接地電阻、絕緣配置、耐雷水平）與標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了對(duì)照，結(jié)果表明設(shè)計(jì)參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）500 kV 同塔雙回線路重要程度高，根據(jù)本次分析雷擊同跳由反擊造成，影響反擊耐雷水平的主要因素為桿塔接地電阻和絕緣配置，后續(xù)建議對(duì)重要線路的雷擊高風(fēng)險(xiǎn)桿塔適當(dāng)降低桿塔接地電阻和提高絕緣配置。