第２７卷第６期 ２０１０年１２月 供 用 电 ７５ 高海拔高雷害地区线路防雷措施选用 刘洪刚，吴 昊 （四川电力设计咨询有限责任公司，四ＪＩＩ成都 ６１００１６） 摘 要：高海拔、高雷电日地区电力线路，应根据具体情况有针对性地采取防雷击措施。分析了该地区某２２０ ｋＶ线路的雷害情况以及雷击故障因素，提出了降低杆塔接地电阻、装设合理线路避雷器、加强线路绝缘配置 等防雷措施，有效防止了线路雷害。 关键词：电力线路；防雷措施；接地电阻 中图分类号：ＴＭ８６２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—６３５７（２０１０）０６～３ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｌｉｎｅｓ Ｌｏｃａｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ Ａｒｅａｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｉｇｈ Ａｌｔｉｔｕｄｅ ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｌｉｇｈｔｅｎｉｎｇ Ｄａｍａｇｅ ＬＩＵ Ｈｏｎｇｇａｎｇ。ＷＵ Ｈａｏ （Ｓｉｃｈｕａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００１６，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｌｏｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｉｎｔｅｎｔｉｏｎａｌｌｙ ｆｏｒ ｌｉｎｅｓ ｉｎ ｈｉｇｈ ａｌｔｉｔｕｄｅ ａｒｅａｓ ａｎｄ ｏｎ ｈｉｇｈ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｄａｍａｇｅ ｄａｔｅｓ．Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｄａｍａｇｅ ａｎｄ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｏ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｃａｕｓｅｄ ｆａｕｌｔｓ ｆｏｒ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ２２０ ｋＶ ｌｉｎｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ａｒｅａ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｏｗｅｒ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｐｒｏｐｅｒ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｎｅｓ ａｒｒｅｓｔｅｒ，ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｌｉｎｅｓ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ａｒｅ ｐｒｏｖｉｄ— ｅｄ．Ｔｈｏｓｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｅｆｆｅｃｒｉｖｅ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｆｒｏｍ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｌｉｎｅ；ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅ；ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ 四川省偏桥一九龙２２０ ｋＶ线路（下称偏九 电站为９．１２５ ｋｍ，故障录波测距为７．４９ ｋｍ；９月 线）地属四川甘孜州九龙县，处于高海拔、高雷电 ２８日雷电击中Ｂ、Ｃ相（下、中相），保护装置测距 日地区，投运后多次因雷击跳闸。本文根据偏九 偏桥变电站为７．９ ｋｍ，故障录波测距为８．６ ｋｍ， 线实际雷害情况及雷击故障因素分析，提出了针 九龙变电站测距为１．０４ ｋｍ。 对性的防雷措施。 根据测距判定雷击区段为偏九线Ｎ１７～Ｎ２０ １ 线路概况 号杆塔之间，经运行检修人员巡查发现，Ｎ１８号耐 张塔Ｃ相耐张串联接金具及均压装置有烧蚀痕迹。 偏九线为同塔双回路架设，线路全长９．４７３ Ｎ１８号杆塔海拔高程为２ ６７７ ｍ，为该区段海拔最 ｋｍ，全线海拔高程在１ ９８８～２ ６８８ Ｉｎ之间，地貌 高塔，塔位地处山顶平台，目前带电运行侧靠九龙 单元均为高山大岭和峡谷地形，线路区域内年平 河开阔峡谷，处于雷电频发、雷害严重区域。 均雷暴日为７０ ｄ。 偏九线导线型号为ＬＧＪ一５００／４５，架设双地 ３偏九线雷击故障因素分析 线，其中一根地线为光缆复合架空地线 统计资料表明，造成偏九线跳闸的雷击类型 （ＯＰＧＷ），另一根分区段分别采用铝包钢绞线 大部分属于绕击，占总雷击跳闸数的６２．５ 。从 ＬＢＧＪ一１００—３０ＡＣ及镀锌钢绞线ＧＪ一８Ｏ地线；设计 国内外普遍采用的电气几何模型分析电力线路的 地线保护角为１５。。 雷电绕击跳闸可知，影响导线绕击暴露弧的参数 ２ 雷害情况 有保护角、地面倾角、导地线对地距离，而影响导 地线对地距离的有杆塔高度、地形等因素。在偏 偏九线在２００９年两次出现雷击跳闸。７月 九线的雷击故障统计中，故障杆塔高度超过３５ ｖｉｉ ３０日雷电击中Ｃ相（中相），保护装置测距偏桥变 的占８０ ，故障发生地点处于山坡或半山腰的占 ７６ 刘洪刚，等：高海拔高雷害地区线路防雷措施选用 ６ｏ ，可见在保护角确定的情况下，杆塔高度和地 形是影响线路绕击率的重要参数。 ３．１保护角和杆塔高度对绕击率的影响 根据ＤＩ ／Ｔ ６２Ｏ一１９９７《交流电气装置的过 ２）线路绝缘配置提高，绝缘子的５Ｏ 雷电冲 击放电电压值随之提高，使得线路耐雷水平上升。 偏九线路经区域为Ⅱ级污秽区，且全线海拔高程 在１ ９８８ ２ ６８８ ｍ之间，故偏九线绝缘子串使用 片数受海拔高度控制。Ｎ１８号杆塔的塔位海拔高 程为２ ６７７ ｍ，其跳线绝缘子串为１６片Ｕ７０ＢＰ防 污型玻璃绝缘子，耐张绝缘子串为１７片Ｕ１００ＢＰ 防污型玻璃绝缘子，其单片结构高度均为１４６ ｍｍ，满足该塔外过电压间隙要求。Ｎ１８号杆塔 的耐张串及跳线串均加装了均压环，但均压环在 一电压保护和绝缘配合》规程的经验公式，计算得到 不同杆塔高度的绕击率随保护角变化的曲线，可 知在负保护角时，线路绕击率接近零，而随着保护 角的变大，绕击率显著增大。杆塔高度越高，线路 绕击率也越高。 偏九线Ｎ１８号杆塔为同塔双回路鼓型耐张 塔，其中相保护角小于１５。，保护角并不偏大。但 定程度上减小了绝缘子的外过电压间隙，降低 了耐雷击水平，雷击后巡线人员发现均压环和耐 由电气几何模型分析得知，导线的暴露弧受到避 雷线和地面共同作用，由于Ｎ１８号杆塔塔身较高 （４７．２ ｍ），中相导线离避雷线和地面距离较大 张串挂点处有烧蚀痕迹。 ４偏九线防雷处理措施 由于偏九线已建成投运，从降低杆塔高度、减 小地线保护角、改变线路地形等方面避免雷击的 代价高，实施难度大。故偏九线防雷处理从以下 几个方面开展。 ４．１降低杆塔接地电阻 （３６ ｍ），又在其他两相导线外侧，使得避雷线和 地面的屏蔽作用减弱，导线暴露弧增大，线路绕击 率升高。 ３．２地形对绕击率的影响 偏九线经过的地形主要有沿坡、山顶、山谷、 爬坡和跨沟５类，能够影响线路绕击率的地形有 沿坡、山顶和跨沟３类。 偏九线Ｎ１７～Ｎ１８、Ｎ１８～Ｎ１９号杆塔均跨 沟，在跨沟地形中，档距中间导地线，离地面距离 由于偏九线整体海拔高，属重雷区，建议全线 杆塔接地电阻均降至１０ Ｑ以下。针对Ｎ１９、Ｎ２０、 Ｎ２２号塔位的特点，为有效地降低杆塔接地电阻， 可采用ＣＥＴ－杆塔专用接地装置，该装置沿用了离 子接地体的核心技术，具有开挖量小、安装方便、降 阻高效、接地电阻稳定等优点。鉴于ＣＥＴ－杆塔专 用接地装置造价高，对于场地开阔的塔位可采用增 加敷设接地线等方式降低杆塔接地电阻。 ４．２装设线路避雷器 过大，地面的屏蔽作用减弱，绕击率上升。其中 Ｎ１８号杆塔位于山顶，沿坡线路的下坡侧，在有地 面倾角的一侧，地面对导线的屏蔽作用减弱，更容 易发生绕击。 ３．３影晌线路反击耐雷水平的因素 １）接地电阻是影响线路反击耐雷水平的主要 因素。接地电阻增加，线路的耐雷水平明显降低， 而伴随着线路耐雷水平的降低，出现超过耐雷水平 的雷电流概率增加，线路所受威胁就越大。偏九线 Ｎ１８号杆塔地势高，塔位突出，且两次雷击均 在Ｎ１８号塔杆附近，故在Ｎ１８号杆塔装设线路避 雷器可有效降低Ｎ１７～Ｎ１８号、Ｎ１８～Ｎ１９号杆 塔的雷击故障率。 ４．２．１避雷器选型 Ｎ１７号杆塔，在线路设计时要求该段线路杆塔接地 电阻应小于７ ｎ，并配置了接地模块。但由于该段 线路塔位工程地质分区为半坚硬、坚硬岩类，且部 分塔位地势陡峭，场地狭窄，不利于接地装置敷设。 故障后现场测试发现Ｎ１９、Ｎ２０、Ｎ２２（终端塔）号杆 用于线路防雷的避雷器有无间隙型和带间隙 型两种结构类型。当前，线路避雷器的应用以间 隙型为主，而无间隙型应用极少。 间隙型线路避雷器因其外串间隙的隔离作 用，即使在其本体短路情况下，也可确保系统成功 塔的接地电阻超标严重（见表１）。 表１ 偏九线Ｎ１７￣Ｎ２２号杆塔的接地电阻实际值 重合闸并将已故障的本体与系统隔离，但因其外 串间隙的隔离作用，其本体几乎无泄漏电流，无法 通过在线监测其本体泄漏电流情况来确定其运行 接地电阻值／０ ｌ １０ ｌ ５ ｌ ２０ ｌ １ ４ ｌ １０ Ｉ ２５ 刘洪刚，等：高海拔高雷害地区线路防雷措施选用 ７７ 状况，预防性试验只能在拆回试验室后方能进行， 这显然难以实行。 虑到均压环的影响，两塔耐张串每联增加１片 Ｕ１００ＢＰ防污型玻璃绝缘子。增加绝缘子片后， 复测导线弧垂，核实档内风偏、边线等控制点位对 地距离是否满足规程要求，对不满足要求的危险 点作开方处理。 ４．３应用效果 偏九线于２ＯＯ９年ｌ１月，在Ｎ１９～Ｎ２２号杆 ‘ 无间隙型线路避雷器故障时，则造成系统持 续相对地短路，需拆除已故障的避雷器后方能恢 复电力输送；可以通过串接在线监测仪来在线监 测其泄漏电流并确定其运行状况，对其运行可靠 性的要求可通过带有脱离功能来实现，当避雷器 故障时，其所带脱离装置或脱离器能迅速动作脱 塔装设了ＣＥＴ一杆塔专用接地装置，使得塔位接 离，从而确保系统的安全运行，也同时实现了自身 地电阻均小于７ Ｑ，完成了接地改造。在Ｎ１８号 的免维护。 杆塔装设了无间隙线路型避雷器，增加了耐张绝 综上所述，无间隙型线路避雷器有明显的应 缘子片数加强绝缘。经过上述防雷综合治理，偏 用优势，同时，应带有脱离功能，以实现安全高可 九线运行至今未发生雷击事故。 靠运行。因此Ｎ１８号杆塔宜采用无间隙型线路 避雷器。 ５ 结语 ４．２．２避雷器安装后电气距离控制 偏桥～九龙２２０ ｋＶ线路处于雷电频发、雷 偏九线原设计电气间隙要求值见表２。 害严重区域，电力线路受到雷害的影响较大。本 表２偏九线原设计电气间隙要求值 文针对目前偏九线已建成投运，从降低铁塔高度、 海拔高程／ｍ １ ９８８～２ ５４０ ２ ５４０～２ ７００ 减小地线保护角、改变线路地形等方面，避免雷击 泄漏比距／ｅｒａ－ｋＶ ２．７３ ２．９１ 代价大和实施难度大的问题，采用在Ｎ１９～Ｎ２２ 遥仃电压＿卜 ６２～６３ ６３～６６ 号杆塔装设了ＣＥＴ一杆塔专用接地装置，使塔位 内过电压下 间隙值 ｌ５７～】６７ １６２～１７１ 外过电压下 ／ｃｎｌ ２１３～２１９ ２１９～２２４ 接地电阻均小于７ Ｑ，并在Ｎ１８号杆塔装设了线 带电作业时 ２０２～２０８ ２０８～２１２ 路型避雷器，增加了耐张绝缘子片数加强绝缘，线 污秽等级 Ⅱ级污区 路运行至今未发生雷击故障，有效提高了电网安 Ｎ１８号杆塔海拔高程为２ ６７７ ｍ，其间隙要 全运行和可靠性。 求值考虑一定裕度后按海拔２ ７００ ｍ要求值选 取。避雷器正常运行电压下间隙值应为６６ ｃｍ， 参考文献 内过电压下间隙值为１７１ ｃｍ，外过电压下间隙值为 ［１］许仁来，林宇舟．基于不同观念的电力线路防雷措 ２２４ ｃｍ。Ｎ１８号杆塔六相均安装避雷器，安装后其 施改进ＥＪ］．供用电，２００９（４）． 带电部分与塔身最近间隙要求需大于２２４ ｃｍ。 ４．２．３加强线路绝缘配置 收稿日期：２０１０年９月 加强Ｎ１８、Ｎ１９号杆塔的绝缘配置。原设计 刘洪刚（１９７５一），工程师，主要从事输电线路设计 吴吴（１９８２一），工程师，主要从事输电线路设计 的Ｎ１８、Ｎ１９号杆塔耐张串片数为每联１７片，考 （上接第５７页） ［９］王耀南，霍百林，王 辉，等．基于小波包的小电流 ［６］薛永端，徐丙垠，陈 羽，等．小电流接地故障暂态 接地故障选线新判据［Ｊ］．中国电机工程学报，２００４， 监测新技术［Ｊ］．电力设备，２００４，５（６）：２９—３３． ２４（６）：５４—５８． ［７］ Ｓ Ｍａｔｌｌａｔ，ｗＬ，Ｈｗａｎｇ．Ｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙ，Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ 收修改稿日期：２０１０年ｌＯ月 ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｗｉｔｈｗａｖｅｌｅｔｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ，Ｔｒａｎｓ，Ｉｎｆｏｒｍａ— 张先泰（１９８３一），硕士研究生，研究方向为中压配电网绝 ｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ．１９９２．３８（２），６１７－６４３． 缘故障监测与定位 －Ｉ８］Ｓ Ｍａｔｌｌａｔ，Ｓ Ｚｈｏｎｇ．Ｃｈａｒｉｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｇｎａｌｓ ｆｒｏｍ 李天友（１９６３～），高级工程师，研究方向为配电网运行管 理 ｍｕｈｉｓｃａｌｅ ｅｄｇｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ，Ｔｒａｎｓ，Ｐｅｔｅｎａｎｄ ｍａ— 蔡金锭 （１９６３一），博士，教授，博士生导师，长期从事电力系 ｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ．１９９２．１４（７），７１Ｏ一７３２． 统教学及人工智能技术在电力工程中的应用研究
