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上海電網(wǎng)線路防雷分析

文檔作者：顧承昱張錦秀任超文檔來源： (1．華東電力試驗(yàn)研究院有限公司 2．上海市電力公司3．中國電力投資集團(tuán)公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月04日
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47O 電力與能源 第32卷第6期
2011年12月
上海電網(wǎng)線路防雷分析
顧承昱 ，張錦秀 ，任 超。
(1．華東電力試驗(yàn)研究院有限公司，上海 200437；2．上海市電力公司，上海200122；
3．中國電力投資集團(tuán)公司高級(jí)培訓(xùn)中心，上海200240)
摘要：分析了上海電網(wǎng)中配電線路防雷工作的重要性及其雷擊跳閘率高的原因，介紹了雷擊對(duì)上海電網(wǎng)的
影響、提高線路防雷水平的措施和利用雷電定位系統(tǒng)輔助線路防雷的應(yīng)用情況，并就配電線路防雷精細(xì)化工
作的重點(diǎn)提出了建議。
關(guān)鍵詞：配電線路；防雷；跳閘率
中圖分類號(hào)：TM 862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095—1256(2011)06—0470—04
Analysis of Lightning Protection of the Transm ission Line in Shanghai Grid
Gu Chengyu ，Zhang Jinxiu ，Ren Chao。
(1．East China Electric Power and test institute，Shanghai 200437，China；
2．Shanghai municipal Electric Power company，Shanghai 200122，China；
3．Advanced training center of China power investment corporation，Shanghai 200240，China)
Abstract：In this paper，the importance of distribution line’s lightning protection and the reason for its high
rate of lightning trip was analyzed， then the lightning influence to Shanghai grid， measures to improve the
lightning protection performance and assist effect for lightning protection of the lightning location system was
introduced，at last the focal point of the refined measure in distribution line’s lightning protection was recom—
m ended．
Key words：distribution line；lightning protection；trip rating
1 上海電網(wǎng)雷擊跳閘特點(diǎn)
上海電網(wǎng)地處長江三角洲沖擊平原地區(qū)，土
壤電阻率較低，500 kV，220 kV和110 kV線路歷
年跳閘率較低，而配電線路的雷擊跳閘率較高，特
別是位于城郊的10 kV線路。
10 kV配電網(wǎng)中桿塔的平均高度要比較高等
級(jí)輸電線路的桿塔低，在城市中的線路受到建筑
物和樹木的遮蔽，遭受直擊雷的機(jī)會(huì)相對(duì)較少。
位于城郊地區(qū)的配電線路，由于架設(shè)在空曠
的地域，還是容易遭受到雷擊。例如：浦東供電
公司現(xiàn)有10 kV絕緣導(dǎo)線長528．4 km，絕緣化
率為3O．87 ；絕緣導(dǎo)線線路有287條，已經(jīng)安
裝上電壓保護(hù)器的線路有69條，僅占24 。大
部分線路設(shè)備均在郊區(qū)或城鄉(xiāng)結(jié)合部，極易遭
受雷擊。另外，因10 kV配電網(wǎng)電壓等級(jí)低，其
絕緣等級(jí)也相對(duì)較低，加上線路之間的距離短，
遭受雷擊后很容易跳閘。2010年上海電網(wǎng)線路
的雷擊跳閘統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。
表1 2010年上海電網(wǎng)線路雷擊跳閘統(tǒng)計(jì)
500 kV
10 kV 35 kV 110 kV 220 kV 及以上
單位 重合 重合 重合 重合 重合
跳閘 不 跳閘 不 跳閘 不 跳閘 不 跳閘 不
成功 成功 成功 成功 成功
市區(qū) 17 1 O O O O O O O O
市北 157 20 11 0 0 0 0 0 0 0
市南 78 11 6 O 0 0 O 0 O O
浦東 101 9 l5 5 O O O O O O
奉賢 21 4 2 0 0 O 0 O O O
嘉定 402 48 13 1 O O O 0 O O
青浦 23O 21 9 0 O O 0 O O O
松江 175 28 7 O 0 0 0 0 O O
金山 171 12 8 O 0 0 O 0 0 0
崇明 231 39 11 3 l 1 1 O O O
長興 27 4 4 O 1 O O O O O
超高壓 O O 0 O O O 4 O O O
總計(jì) 1 6lO 197 86 9 2 1 5 0’ O 0
由表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，在配電網(wǎng)的雷害
事故中，1O kV線路跳閘為1 610次；35 kV線路
跳閘為86次，約占整個(gè)電力系統(tǒng)雷害事故的
80 。
顧承昱，等：上海電網(wǎng)線路防雷分析 471
隨著配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的日趨完備，污穢、線路
外破等原因?qū)е戮€路跳閘的次數(shù)逐漸增加，雷害
已經(jīng)成為影響10 kV配電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要原
因。在全社會(huì)對(duì)供電可靠性要求不斷提7葛的情況
下，改善城郊地區(qū)lO kV配電網(wǎng)防雷性能的工作
勢(shì)在必行，這也是上海電網(wǎng)線路防雷工作的重中
之重。
2 雷電對(duì)配電線路的影響分析
雷擊對(duì)配電系統(tǒng)主要有三方面的影響，即雷
擊跳閘次數(shù)較多；雷擊跳閘重合不成功；絕緣導(dǎo)線
遭雷擊斷線。
2．1 雷擊跳閘次數(shù)較多
決定線路雷擊跳閘次數(shù)的主要因素是：線路走
廊內(nèi)的落雷密度，線路的引雷寬度，線路防雷設(shè)計(jì)
和性能參數(shù)。通常，線路的防雷設(shè)計(jì)是符合技術(shù)經(jīng)
濟(jì)原則的，就是允許線路有一定的可接受的雷擊跳
閘率。一般來說，雷擊跳閘大部分都可以重合成
功，對(duì)系統(tǒng)的影響較小。因此，對(duì)于雷擊跳閘次數(shù)
多的問題需要從局部和全局兩個(gè)方面考慮。
對(duì)于局部地區(qū)線路在一次雷電活動(dòng)中(或一
年中)跳閘率增高，需要分析其原因是線路所處的
位置雷擊活動(dòng)較強(qiáng)，還是該地區(qū)的線路防雷性能
較差。如果確認(rèn)線路防雷性能較差，就要采取針
對(duì)性的措施。對(duì)于上海地區(qū)整體來說，線路跳閘
次數(shù)增多后，其中重合不成功次數(shù)也會(huì)有一定比
例的增加。隨著客戶對(duì)供電可靠性要求的提高和
近年雷電活動(dòng)的增強(qiáng)，有必要采取加強(qiáng)線路的防
雷性能等措施來提高供電可靠性。
2．2 雷擊跳閘重合不成功
雷擊跳閘重合不成功會(huì)造成線路較長時(shí)間的
停電，對(duì)系統(tǒng)造成重大的影響，其主要原因是雷擊
致使設(shè)備故障和短時(shí)間多次雷擊。由于雷電的能
量巨大，雷擊線路時(shí)會(huì)引起配電線路上桿變、避雷
器和絕緣子等設(shè)備的損壞，造成永久性故障，導(dǎo)致
雷擊跳閘后重合閘不成功。尤其在雷電活動(dòng)特別
頻繁的季節(jié)，線路雷擊跳閘后會(huì)緊接著遭受第二
次雷擊，同樣會(huì)造成重合閘不成功。
2．3 絕緣導(dǎo)線遭雷擊斷線
由于絕緣導(dǎo)線在防外破、解決樹線矛盾等方
面的性能，致使上海電網(wǎng)10 kV 系統(tǒng)中絕緣導(dǎo)
線占了很大比例，同時(shí)也大大增加了雷擊絕緣
導(dǎo)線時(shí)斷線的概率，并且會(huì)發(fā)生雷擊斷線后導(dǎo)
線縮進(jìn)絕緣介質(zhì)內(nèi)沒有接地信號(hào)的情況，很有
可能導(dǎo)致人身傷害，是電力系統(tǒng)的一個(gè)重大安
全隱患。
3 提高配電線路防雷水平分析
3．1 現(xiàn)行防雷措施的標(biāo)準(zhǔn)和要求
在DL／T 620—1997交流電氣裝置的過電壓
保護(hù)和絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)中和10 kV線路防雷相關(guān)
標(biāo)準(zhǔn)中明確了35 kV及以下線路，一般不沿全線
架設(shè)避雷線。除少雷區(qū)外，3 kV一10 kV鋼筋混
凝土桿配電線路，宜采用瓷或其他絕緣材料的橫
擔(dān)；如果用鐵橫擔(dān)，對(duì)供電可靠性要求高的線路宜
采用高一電壓等級(jí)的絕緣子，并應(yīng)盡量以較短的
時(shí)間切除故障，以減少雷擊跳閘和斷線事故。對(duì)
于雷電活動(dòng)強(qiáng)烈的地方和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿
塔和線段，應(yīng)改善接地裝置、架設(shè)避雷線、適當(dāng)加
強(qiáng)絕緣或者架設(shè)耦合地線。
分析上述標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)于10 kV 線路，除
了沒有要求架設(shè)避雷器以外，對(duì)防雷的要求還是
較高的，這包括加強(qiáng)線路絕緣和減少故障切除時(shí)
間等措施。從中可以看出上述標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)思想形
成較早，當(dāng)時(shí)的桿塔絕緣桿(木桿)占了很大的比
例，隨著近幾年的電網(wǎng)快速發(fā)展，新線路大多數(shù)采
用鋼筋混凝土桿塔和鋼桿，線路的絕緣水平降低
很多。
早期標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)，10 kV線路的可靠性要求
遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在高，是以節(jié)約投資為主要目的。因
此，根據(jù)目前的電網(wǎng)建設(shè)和需要，適當(dāng)提高10 kV
線路的防雷水平是很有必要的。
3．2 上海電網(wǎng)開展配電線路防雷分析
國外在配電網(wǎng)的防雷保護(hù)方面進(jìn)行了大量的
研究。例如：日本在6．6 kV一2O kV線路上，主
要采取避雷線與避雷器并用、加強(qiáng)絕緣、設(shè)置級(jí)差
絕緣、改進(jìn)接地等防護(hù)措施，線路的雷害停電事故
比改進(jìn)前取得了明顯的效果。
上海地區(qū)原來的35 kV線路也是嚴(yán)格按照
相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)，只在變電站附件的進(jìn)線段安
裝避雷線，由于發(fā)生雷擊故障較多，就陸續(xù)在全線
加裝了避雷線。采取此項(xiàng)措施后，35 kV線路的
雷擊跳閘率明顯下降，跳閘后基本重合成功。這
對(duì)10 kV 的防雷具有很好的參考意義。
另外，在上海部分空曠地區(qū)的10 kV雷擊嚴(yán)
重線路，也已經(jīng)安裝避雷線進(jìn)行研究和探索。例
472 顧承昱，等：上海電網(wǎng)線路防雷分析
如：靠近虬江碼頭的虬18線路，長2．72 km，其周
邊沒有高大的建筑，但在2001-2003年期間，虬
18線路連續(xù)發(fā)生多起雷擊故障，經(jīng)過2003年8
月12加裝避雷線后，沒有再發(fā)生雷擊跳閘的
故障。
借鑒國內(nèi)外同行的防雷先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合上海
電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，在防雷方面做了大量工作和
探索。
1)部分郊區(qū)線路增設(shè)避雷線 對(duì)未安裝避
雷線的1O kV線路增設(shè)避雷線，用以提高對(duì)導(dǎo)線
的屏蔽耦合作用，以及加強(qiáng)對(duì)雷電流的分流，降低
塔頂電位，提高線路的耐雷水平。
2)提高線路的絕緣水平 采用高一絕緣等
級(jí)的絕緣子，提高雷電流沖擊耐受電壓；金具采用
剝絕緣層安裝的耐張線夾，提高防雷水平和防止
絕緣導(dǎo)線遭雷擊斷線。
3)全線安裝防雷擊斷線裝置和防雷金具
對(duì)早期絕緣導(dǎo)線線路進(jìn)行改造，全線安裝防雷擊
斷線裝置和防雷金具，并安裝雷擊顯示裝置，提高
線路耐雷水平，加快故障點(diǎn)尋找速度，減少運(yùn)行巡
視工作量。
4)利用雷電定位系統(tǒng)結(jié)合生產(chǎn)管理系統(tǒng)輔
助防雷工作上海市電力公司的上海電網(wǎng)雷電定
位系統(tǒng)目前是一個(gè)準(zhǔn)實(shí)時(shí)的雷電觀測(cè)系統(tǒng)，可以借
助雷電定位系統(tǒng)清晰地了解某一時(shí)段的雷電分布
情況。例如：2010年8月26日，嘉定地區(qū)和青浦地
區(qū)的雷擊跳閘特別嚴(yán)重，這和往年的金山地區(qū)和奉
賢地區(qū)等靠近海邊地區(qū)雷擊嚴(yán)重的情況大不相同。
通過雷電定位系統(tǒng)的查詢，嘉定地區(qū)和青浦地區(qū)在
這一時(shí)段落雷明顯強(qiáng)于海邊的金山地區(qū)和奉賢地
區(qū)，如圖1和表1所示。
圖1 2010年8月26日上海地區(qū)落雷分布
表1 2010年8月26日0：0O一23：00時(shí)段上海
地區(qū)落雷數(shù)統(tǒng)計(jì)
時(shí)間 正主放電／個(gè) 負(fù)主放電／個(gè) 合計(jì)／個(gè)
0：O0 l 1
1：O0 6 6
2：O0 3 3
3：O0 5 5
4：00
5：O0 1 1
6：O0 1 l
7：O0
8：O0
9：O0
10：O0
11：O0 2 2
12：O0 13 13
13：O0 25 874 899
14：O0 61 2 656 2 717
15：O0 85 1 583 1 668
16：O0 43 1 944 1 987
17：O0 104 4 682 4 786
18：O0 194 5 616 5 810
19：O0 l38 2 800 2 938
20：O0 1O6 7O5 811
21：O0 37 645 682
22：O0 1 6 1O3 119
23：O0 4 1O1 ’ 1O5
合計(jì) 813 21 741 22 554
圖2是2010年8月份的落雷密度統(tǒng)計(jì)分析，
可以明顯地看出北部的嘉定地區(qū)(落雷密度為
14．107)以及青浦地區(qū)(落雷密度為5．791)的雷
電，較南部海邊幾個(gè)地區(qū)的雷電活動(dòng)較強(qiáng)。
圖2 2010年8月上海各區(qū)落雷密度統(tǒng)計(jì)分析
雷電定位系統(tǒng)除了可以比較宏觀的、全面的
幫助分析落雷情況外，更重要的是可以結(jié)合上海
顧承昱，等：上海電網(wǎng)線路防雷分析 473
電網(wǎng)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)的詳實(shí)線路信息，進(jìn)
行線路跳閘的雷擊分析，對(duì)較長的配電線路雷擊
故障的排查提供幫助。例如：通過對(duì)松江地區(qū)
1O kV線路8起雷擊斷線故障查詢，發(fā)現(xiàn)其中6
起的定位精度在200 m左右，如圖3所 示。2010
年7月4日一次雷電活動(dòng)引起某條線路跳閘，借
助雷電定位系統(tǒng)可以清晰的判斷落雷點(diǎn)：在線路的
東側(cè)(8—12號(hào)桿)，實(shí)際雷擊斷線為8～ 10號(hào)間
斷線。這樣，對(duì)于較長的配電線路，雷電定位系統(tǒng)
可以清晰地判斷雷擊故障點(diǎn)所在線路的區(qū)段，協(xié)
助故障點(diǎn)的查詢，縮短雷雨天氣下故障排查時(shí)間，
力爭(zhēng)提前恢復(fù)送電。
3 配電線路跳l嗣宙擊相關(guān)性查詢
3 提高配電線路防雷水平建議
配電線路防雷精細(xì)化是今后工作的方向，上
海市郊的配電線路由于數(shù)量多、分布廣和絕緣水
平低等諸多原因，很容易受到雷害的影響。上海
電網(wǎng)對(duì)配電防雷的工作非常重視，通過積極探索，
取得了一定的成績，但在防雷精細(xì)化工作方面還
應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)和給力。為此，提出以下建議：
1)加強(qiáng)雷電數(shù)據(jù)檢測(cè)和雷害風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估
工作 雷電定位系統(tǒng)在歷年的防雷工作中發(fā)揮了
巨大作用，需要收集好雷電信息和電網(wǎng)跳閘情況，
研究科學(xué)量化評(píng)估雷害風(fēng)險(xiǎn)的方法，使上海市電
力公司建立起基于雷電數(shù)據(jù)檢測(cè)、雷害風(fēng)險(xiǎn)量化
評(píng)估的線路防雷設(shè)計(jì)、建設(shè)與改造標(biāo)準(zhǔn)體系，用以
降低線路跳閘率，進(jìn)一步提高設(shè)備可靠性。
2)加強(qiáng)線路差異化防雷工作 上海電網(wǎng)涵
蓋多個(gè)市郊的地域，線路桿塔的類型，絕緣化率和
目前使用的防雷裝置都有所不同，因此要針對(duì)各
種不同的線路進(jìn)行防雷改造，采取有針對(duì)性的技
術(shù)措施。
3)加快防雷試點(diǎn)工作及評(píng)估防雷效果 針
對(duì)目前提出的1O kV線路上的防雷措施試點(diǎn)工
作，在安裝試點(diǎn)后需要同密切關(guān)注其雷季的運(yùn)行
情況，考慮結(jié)合先進(jìn)的國內(nèi)外技術(shù)安裝雷電照相、
雷擊計(jì)數(shù)器等就地觀測(cè)裝置，深入進(jìn)行防雷效果
評(píng)估，以便為今后的推廣應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4)提高配電網(wǎng)防雷改造資金的利用效率
在配電網(wǎng)線路防雷中，線路的絕緣水平與跳閘率
有著密切的相關(guān)性，為了提高線路的耐雷水平，需
要投入大量資金。而配電線路覆蓋范圍廣、數(shù)量
多，為此，在有限的防雷改造資金的條件下，防雷
改造的使用必須突出重點(diǎn)，有必要對(duì)各種防雷措
施進(jìn)行試點(diǎn)比對(duì)，選擇投入相對(duì)較少，防雷效果明
顯(性價(jià)比高)的措施，選擇重點(diǎn)線路先行安排防
雷改造。
收稿日期：2011—08—18
作者簡(jiǎn)介：顧承昱(1971一)，男，高級(jí)工程師，碩士研究生，
從事配電網(wǎng)線路防雷接地研究工作。
(編輯：杜建軍)
上海首座電動(dòng)汽車智能充換放儲(chǔ)一體化電站奠基
據(jù)《上海市電力公司網(wǎng)站))2011年兒月4日?qǐng)?bào)道：上海嘉定安亭集中充換放儲(chǔ)一體化電站奠基。
這是上海市電力公司承擔(dān)的國家863計(jì)劃“先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)(一期)”項(xiàng)目中，電動(dòng)汽車智能充
放儲(chǔ)一體化電站系統(tǒng)及工程示范課題的配套工程，也是上海首座集乘用車、商用車充換放儲(chǔ)電于一體的電站。
該電站位于上海電動(dòng)汽車國際示范區(qū)嘉定安亭鎮(zhèn)，占地2 513．1 m。，設(shè)計(jì)負(fù)荷容量1 900 kVA。站內(nèi)設(shè)5 kW 充電
樁19臺(tái)、35 kW 快速充電機(jī)2臺(tái)及乘用車電池快換系統(tǒng)、商用車電池快換系統(tǒng)各1套。這些裝置可同時(shí)為19輛乘用車
提供慢速常規(guī)充電，為2輛乘用車快速充電，同時(shí)可為4O輛乘用車和12輛商用車提供電池更換服務(wù)
2011年6月17日，上海市電力公司與嘉定區(qū)政府簽訂合作協(xié)議，共同推進(jìn)電動(dòng)汽車智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。據(jù)
介紹，集中充換放儲(chǔ)一體化電站建成后，將用以電動(dòng)汽車電池充放電、電池更換與電池儲(chǔ)能梯級(jí)利用功能整合的研究，探
索電池充放電信息化系統(tǒng)和運(yùn)營管理模式，同時(shí)為一體化電站系統(tǒng)建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)。

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