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通化白山地區(qū)220kV輸電線路雷害事故分析

文檔作者：孫友群于孝洲文檔來(lái)源： 1．吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院 2．長(zhǎng)春供電公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月03日
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2007年2月
第35卷 第1期(總第188期)
Feb．2007
Vo1．35 No．1(Ser．No．188)
。
；經(jīng)
{交
通化、白山地區(qū)2 2 0 kV輸電線路雷害事故分析
Analysis of Lightning Disturbance on 220 kV Power Transmission Lines
in Tonghua and Baishan District
孫友群 ，于孝洲
(1．吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，吉林 長(zhǎng)春130021；2．長(zhǎng)春供電公司，吉林 長(zhǎng)春130021)
摘要：通過(guò)對(duì)通化、白山地區(qū)2005年4至5月末發(fā)生的10起220 kV輸電線路雷擊跳閘故障發(fā)生閃絡(luò)桿塔的實(shí)
地調(diào)查，以及接地電阻的實(shí)地測(cè)量，經(jīng)理論計(jì)算并結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)雷擊閃絡(luò)原因進(jìn)行了分析，結(jié)果表明10起220
kV輸電線路雷擊閃絡(luò)主要為線路繞擊，提出了對(duì)運(yùn)行的220 kV輸電線路的易擊段、易擊點(diǎn)采取金屬氧化物避雷
器及降低接地電阻等防范措施。
關(guān)鍵詞：雷害；輸電線路；過(guò)電壓保護(hù)
Abstract：Through the actual investigation of ten times incidences of lightning strikes happened in 220 kV
transmission lines since APR tO MAY，2005，and the actual measurement of earth resistance，the flashover
introduced by lightning strike was analyzed through theoretical calculation combined with practical experience．The
results showed that the main reason was mainly because of line—turn—striking in 220 kV transmission lines．The
preventions that adopting metal—-oxide arrestors and reducing the earth resistances tO the easily—。striking sections
and points are proposed in operating 220 kV transmission lines．
Keywords：lightning trouble；transmission lines；over—voltage protection
中圖分類號(hào)：TM863；TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009—5306(2007)01—0029—03
通化、白山地區(qū)位于吉林省東南部山區(qū)，地形復(fù)
雜，氣候多變，雷電活動(dòng)較為頻繁，雷害事故已成為
影響輸電線路安全運(yùn)行的重要因素之一。特別是
2005年4月至5月下旬共發(fā)生10起220 kV 輸電
線路雷擊跳閘故障。為了分析故障發(fā)生原因并采取
有效防范措施，2005年5月27日至31日對(duì)通化、
白山地區(qū)220 kV線路發(fā)生雷擊閃絡(luò)的桿塔進(jìn)行了
地理環(huán)境的實(shí)地調(diào)查和接地電阻的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
1 故障現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及測(cè)量數(shù)據(jù)
1．1 故障現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查
2005年4月至5月下旬通化、白山地區(qū)發(fā)生的
10起220 kV輸電線路雷擊跳閘故障，發(fā)生閃絡(luò)的
桿塔為14基(見(jiàn)表1)，發(fā)生在桿塔邊相的閃絡(luò)9
次，其中兩邊相同時(shí)閃絡(luò)有2次，發(fā)生多基桿塔同時(shí)
閃絡(luò)的1次(白東南、北線17、18、19、20、21號(hào)塔)。
發(fā)生閃絡(luò)桿塔次數(shù)與地形情況的關(guān)系見(jiàn)表1。其中，
發(fā)生在山腰位置占71．4 ，其次為山頂，占21．4 。
雷擊桿塔明顯受地理環(huán)境特征的影響。繞擊多為桿
塔單基單相或相鄰幾基桿塔相同的邊相；而一基多
相、多基多相及中相多為反擊。從發(fā)生的現(xiàn)象看，繞
擊是這10起雷擊跳閘的主要原因。
1．2 接地電阻測(cè)量
采用GE0XP接地測(cè)試儀對(duì)通化、白山地區(qū)
220 kV線路雷擊閃絡(luò)桿塔的接地電阻進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)
實(shí)測(cè)(測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1)。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，桿塔接
地電阻的測(cè)量值不能完全反映桿塔接地系統(tǒng)存在的
問(wèn)題。如220kV 白東南、北線20號(hào)、21號(hào)塔檢查發(fā)
現(xiàn)，由于輸電走廊被開(kāi)墾成農(nóng)田，水土流失比較嚴(yán)
重，桿塔的接地帶埋深變淺，特別是21號(hào)塔的4條
接地帶已有2條裸露出地表。
2 故障原因分析
雷擊引起的220kV輸電線路絕緣閃絡(luò)主要有
收稿日期：2006—12—26
作者簡(jiǎn)介：孫友群(1965一)，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事防污、過(guò)電壓方面的研究工作。
·29 ·
驗(yàn) 4 流≮ 一
一 一
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2007年2月
第35卷 第1期(總第188期)
吉 林 電 力
Jilin Electric Power
Feb．2007
Vo1．35 No．1 (Ser．No．188)
表1 地形與閃絡(luò)桿塔的關(guān)系及接地電阻測(cè)量結(jié)果
注：白東南、北線17、18、19、20、21號(hào)為一次雷擊造成的多級(jí)
桿塔閃絡(luò)故障。
繞擊和反擊2種情況。區(qū)分雷電的繞擊及反擊，可以
通過(guò)故障現(xiàn)象、耐雷水平計(jì)算及雷電定位系統(tǒng)等來(lái)
綜合分析。
根據(jù)《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》
(DL／T 62O一1997)標(biāo)準(zhǔn)中220 kV線路桿塔尺寸和
絕緣子的5O％雷沖擊絕緣水平，針對(duì)不同的桿塔接
地電阻沖擊值，計(jì)算出的220 kV輸電線路各自的
耐雷水平見(jiàn)表2。
表2 220 kV輸電線路耐雷水平與桿塔接地電阻的關(guān)系
由表2可見(jiàn)，線路耐雷水平隨桿塔接地電阻的
增加而降低。依據(jù)雷電流幅值累積概率分布的固有
特點(diǎn)，低幅值雷電流出現(xiàn)的概率明顯大于高幅值雷
電流出現(xiàn)的概率。因此，桿塔接地電阻對(duì)防止線路反
擊作用非常重要。
根據(jù)DL／T 62O一1997，220 kV 輸電線路雷繞
·3O ·
擊于導(dǎo)線的耐雷水平I=U 。 ／100=12 kA。根據(jù)雷
電定位觀測(cè)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，雷電流超過(guò)反擊水平
的很少，小幅值雷電流所占的比例較大，一般大于線
路繞擊耐雷水平，易發(fā)生繞擊故障。
從故障現(xiàn)象、測(cè)試數(shù)據(jù)及雷電定位觀測(cè)系統(tǒng)提
供的數(shù)據(jù)來(lái)看，220 kV 白東南、北線、水金(長(zhǎng)水線)
和渾鄭線接地電阻相對(duì)偏高，且發(fā)生多基多相、一基
多相及中相的閃絡(luò)故障。同時(shí)雷電定位系統(tǒng)也提供
了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，雷電流幅值超過(guò)了線路的耐雷
水平。因此，220 kV 白東南、北線17號(hào)、18號(hào)、19
號(hào)、2O號(hào)、21號(hào)桿塔，220 kV水金線4號(hào)(長(zhǎng)水38
號(hào))桿塔和220 kV渾鄭線118號(hào)桿塔出現(xiàn)雷擊跳閘
故障是由于反擊造成閃絡(luò)的。其他7次閃絡(luò)桿塔為
單基邊相及兩基同一邊相，另外雷電定位系統(tǒng)提供
的雷電流幅值都比較小，因此可以斷定為繞擊造成
的閃絡(luò)。
近幾年來(lái)，通過(guò)對(duì)吉林省內(nèi)雷擊閃絡(luò)桿塔的地
理環(huán)境的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)易擊段、易擊點(diǎn)具有類
似地理特征。半山腰、斜上坡、大跨越、有水系是發(fā)生
雷害共性地形條件，為防雷的重點(diǎn)。上述地形造成輸
電線路雷擊閃絡(luò)主要原因主要有：
a．受山區(qū)地形的影響，主要是垂直于導(dǎo)線方向
的地面傾斜角過(guò)大造成地線屏蔽減弱；
b．線路檔距較大時(shí)，在風(fēng)的作用下，線路的保
護(hù)角難以得到保證；
C．地勢(shì)低洼或有水系的區(qū)段易形成局部小氣候
條件；
d．和風(fēng)向有關(guān)。
3 調(diào)查結(jié)論
a．對(duì)發(fā)生的10次雷擊跳閘故障分析表明，除3
次是由于雷電流幅值較大、接地電阻偏高造成反擊
外，其余7次均為繞擊。
b．發(fā)生繞擊的桿塔和所處地形密切相關(guān)，多為
半山腰、斜上坡、大跨越或有水系。
C．線路保護(hù)角過(guò)大是造成繞擊的重要原因。由
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第35卷 第1期(總第188期)
Feb．2007
Vo1．35 No．1(Ser．No．188)
于山坡的傾斜角的影響，降低了避雷線及地面屏蔽
的有效性，造成線路繞擊率較高。
d．繞擊點(diǎn)有可能在兩桿塔間導(dǎo)線上。在上述雷
害現(xiàn)場(chǎng)僅能觀測(cè)到雷擊閃絡(luò)的絕緣子兩端燒傷情
況，并未發(fā)現(xiàn)繞擊導(dǎo)線點(diǎn)，閃絡(luò)的絕緣子串前后均為
大跨距或大檔距，閃絡(luò)的絕緣子串不一定是繞擊點(diǎn)，
繞擊點(diǎn)很有可能在附近相鄰的檔距內(nèi)。
e．落雷密度大是線路遭受雷擊的客觀原因。
4 220 kV輸電線路防雷措施
220 kV輸電線路的常規(guī)防雷保護(hù)措施主要是
通過(guò)架設(shè)避雷線，以減少雷電直擊導(dǎo)線的概率；另一
方面則是盡可能地提高耐雷水平，以減少雷擊桿塔
或避雷線時(shí)反擊至導(dǎo)線的概率。對(duì)于前者，主要是采
用雙避雷線以獲得較小的保護(hù)角。由于山區(qū)地形的
影響，即使是O。的保護(hù)角，也難免出現(xiàn)繞擊導(dǎo)線的
情況。而對(duì)于后者，實(shí)際采用盡量減少桿塔接地電阻
的措施，架設(shè)耦合地線，對(duì)于同塔雙回線路，適當(dāng)采
用不平衡絕緣技術(shù)，以減少雙回線同時(shí)雷擊跳閘的
概率等。
國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐表明，金屬氧化物避雷器無(wú)論
在防止雷繞擊導(dǎo)線，還是在雷擊塔頂或避雷線時(shí)的
反擊都非常有效的。據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)資料介紹，加裝線路
避雷器后，被保護(hù)線路段再?zèng)]有出現(xiàn)線路及絕緣子
串因雷擊引起的閃絡(luò)故障。 。據(jù)統(tǒng)計(jì)，吉林省安裝線
路避雷器的220 kV及66 kV輸電線路防止雷擊閃
絡(luò)效果常明顯。但由于其成本較高，目前僅限于在易
擊段、易擊點(diǎn)安裝。
建議在運(yùn)行的220 kV輸電線路上采取以下防
雷措施。
a．在易擊段、易擊點(diǎn)安裝線路避雷器。由于輸電
線路避雷器可同時(shí)防止繞擊和反擊，并對(duì)桿塔的接
地電阻要求不高，從實(shí)際運(yùn)行情況看，效果非常明
顯。線路因地形地貌影響，雷擊點(diǎn)呈現(xiàn)出明顯的選擇
性，形成易擊段、易擊點(diǎn)。因此建議在山區(qū)線路、接地
電阻超過(guò)5O Q且發(fā)生過(guò)閃絡(luò)的桿塔、大跨越、高桿
塔、多雷區(qū)雙回路線路的一回線路、水電站升壓站出
口線路接地電阻大的桿塔以及檔距大于600 m 的
桿塔以加裝線路避雷器為宜。
b．降低輸電線路桿塔接地電阻。降低接地電阻
對(duì)于防止反擊來(lái)說(shuō)是非常重要且有效的措施，可提
高耐雷水平，減少反擊的概率。應(yīng)對(duì)接地電阻大于
10 Q的桿塔進(jìn)行改造，以提高耐雷水平。
C．減小架空地線的保護(hù)角。減小保護(hù)角可降低
繞擊率，由于運(yùn)行的輸電線路鐵塔已定型，要減少架
空地線保護(hù)角需要改造鐵塔結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)分析具體
情況及改造的可行性。
d．增加絕緣子絕緣水平。增加絕緣子的絕緣水
平可提高線路雷電沖擊耐受電壓。因此在塔頭間隙
尺寸允許的情況下可增加1～2片絕緣子。
參考文獻(xiàn)
[1] 杜澍春．高壓輸電線路防雷保護(hù)的若干問(wèn)題[J]．電力
設(shè)備，2001，(1)：40—44．
(編輯李健平)
(上接第26頁(yè))
電網(wǎng)電壓瞬間波動(dòng)較大時(shí)，為了保證風(fēng)機(jī)安全，將自
動(dòng)切除風(fēng)機(jī)；
C．采用雙饋異步發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子回路既能從電網(wǎng)
吸收功率，也可以向電網(wǎng)輸送功率；
d．通過(guò)轉(zhuǎn)子電流來(lái)改變定子電壓的大小和相
位，使風(fēng)機(jī)可以平滑地并網(wǎng)，沒(méi)有沖擊電流，所需的
并網(wǎng)開(kāi)關(guān)也只是簡(jiǎn)單的接觸器即可；
e．由于使用了頻率控制器，包括整流器和逆變
器，可能對(duì)電網(wǎng)造成一定的諧波污染。
(編輯 劉文千)

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