输电线路雷击跳闸和防治

输电线路雷击跳闸和防治

2019-06-12

摘要：近年来，电⽹由于雷电引起的故障仍占很⼤⽐例，包括雷击闪络后的⼯频续流损坏绝缘⼦及其⾦具，导致线路事故。雷

击架空输电线路引起的线路停电是我国输电线路的主要事故之⼀。⽂章根据江苏省及徐州公司输电线路被雷击跳闸的情况归纳

与分析，并提出相应的防治措施。

关键词：输电线路；雷击跳闸；特征；原因；防治

1 江苏输电线路雷击跳闸情况

江苏位于我国⼤陆东部沿海中⼼，境内地势平坦，⽆崇⼭峻岭，⽽多湖泊河流，⽔⽹密布，海陆相邻。除北部边缘、西南边缘

为丘陵⼭地，地势较⾼外，其余⾃北向南为黄淮平原、江淮平原、滨海平原和长江三⾓洲所共同组成的坦荡⼤平原。由于地势

平坦，且纬度较⾼，雷电活动程度⼀般，年均雷电⽇为25天左右。江苏电⽹2001～2006年110kV～500kV输电线路雷击跳闸

情况见表1，其中2004年500kV输电线路的雷击跳闸率稍⾼。

表1江苏电⽹2001～2006年110kV～500kV输电线路雷击跳闸统计

注：①雷击跳闸率单位：次/百公⾥•年（40雷电⽇）；

②2006年雷电⽇数据还未统计到，本表中2006年雷电⽇以2001～2005年平均雷电⽇；

③110kV输电线路雷击跳闸次数、线路长度和雷击跳闸率未包含⽆锡、泰州、宿迁、淮安、徐州的数据。

2 雷击故障分析

以徐州的雷击跳闸线路为例进⾏详细的故障分析。

2.12003～2007年徐州公司雷击线路跳闸故障分析

截⾄2007年7⽉徐州供电公司所辖的线路共发⽣了起雷击故障。2起雷击故障未找到故障点。详细情况详见表2。最近发⽣的2

起事故未发现准确的故障点。

表2 徐州电⽹2007年220kV～500kV输电线路雷击跳闸情况⼀览表

注：近年来我公司所辖的输电线路雷击故障有上升趋势。每年都有雷击线路故障发⽣。详细情况见图1。

图1徐州电⽹2003～2007年220kV～500kV输电线路雷击跳闸次数⽰意图

2.2 雷击跳闸特征归纳

从发⽣雷击的故障点杆塔的情况、天⽓、雷电电位系统的数据综合分析可以总归纳出徐州地区发⽣输电线路雷击故障⼀些特

征。

（1）发⽣雷击跳闸时多为强雷暴⾬天⽓。基本上集中在每年的7～8⽉份。⽽且发⽣雷⾬天⽓增多。徐州的雷暴⽇逐年在增

加。

（2）雷电流的强度⽐较⼤。根据雷电地位系统的的数据显⽰发⽣故障时线路附近的雷击发⽣时雷电流的分布从2kA～175kA

都有。雷电流分布⼴泛。⽽且分布在10kA到30kA占90％以上。

（3）发⽣的16起雷击故障中：3起杆塔为单回路，13起为双回路。其中双回路中为双回路⿎型杆塔有12起，塔型均为ZSS2

型、ZSS型、ZGU2型、SZT型，1起为耐张塔JTSS型。双回路⿎型排列铁塔的横担布置的结构形式基本⼀致，只是个别的横

担尺⼨略有变化。发⽣故障最多的为ZSS2型铁塔。单回路中直线拉门塔发⽣过2起，塔型未LM2型。

（4）发⽣雷击故障的杆塔呼⾼平均⾼度为29.01⽶，全⾼平均⾼度为44.59⽶。其中2基为耐张塔，14基为直线塔。直线塔的

呼⾼平均⾼度为30.55⽶，全⾼平均⾼度为47.03⽶。

（5）发⽣雷击跳闸的杆塔故障相为中相或是边相。中相11起；边相3起；上相1起。

（6）保护⾓⼤于20°的2起，⼩于20°⼤于10°的9起，⼩于10°⼤于0°的4起，负保护⾓1起。

（7）发⽣雷击故障的杆塔所处地势15基为平地，1基为丘陵。⼭坡与的平⾯的地⾯倾斜⾓⼩于15°。

（8）发⽣雷击跳闸故障相为棒式复合材料绝缘⼦12起，悬式瓷绝缘⼦2起，棒式瓷绝缘⼦2起。但是雷击后更换故障相的复合

绝缘⼦和棒式瓷绝缘⼦后经过型式试验证明所有绝缘⼦均达到安全运⾏的要求。机电特性符合国家标准的要求。（9）雷击跳闸发⽣后和雷击跳闸发⽣前的杆塔接地电阻均⼩于2欧姆、所有杆塔的接地极连接完好，接地极与铁塔连接处有

放电痕迹3起，⽆放电痕迹13。接地极的布置⽅式为⽔平放射式。接地极的长度全部⼤于35⽶。由于没有实测故障发⽣的杆塔

的⼟壤电阻率，故查找设计⽂件故障发⽣的杆塔15基所在地区⼟壤电阻率ρ≤500/Ω•m。1基所在地区⼟壤电阻率ρ≤2000/Ω•m。

（10）雷击跳闸重合闸率⾼。重合闸率为90％。仅有1次重合闸不成功。

（11）在进⾏故障巡视时跳闸发⽣后并不是所有的跳闸都能找到闪络痕迹。

2.3 雷击跳闸原因

经过对各地输电线路的雷击跳闸情况调查，并与各地运⾏管理和试验研究⼈员交流经验，输电线路雷击跳闸原因如下：

（1）早期建设的输电线路为了节约投资，通常对防雷设计考虑不周，如220kV线路避雷线保护⾓过⼤、绝缘⽔平低等，造成

输电线路本⾝耐雷⽔平就较低。

（2）随着社会对环境保护要求的提⾼，输电线路运⾏环境越来越恶劣，许多输电线路都被迫建在⼭坡或⼭顶以及⼀些⼟壤电

阻率较⾼的地区，使得输电线路的耐雷⽔平降低。

（3）随着同杆多回输电线路的增加、建筑物⾼度增加以及⾼速公路的增多等原因，输电线路平均⾼度较以前有较⼤幅度的上

升，使得输电线路的引雷作⽤加强和雷电绕击导线的概率增加，从⽽使输电线路雷击跳闸率增加。

（4）复合绝缘⼦在输电线路上使⽤越来越普遍，由于其雷电冲击耐受电压通常⽐同电压等级的普通盘形绝缘⼦串要低⼀些，

致使复合绝缘⼦的输电线路绝缘⽔平较低，雷击跳闸率较⾼。

复合绝缘⼦具有优异的防污闪性能、重量轻、维护量少等特点，已在架空输电线路上获得⼤⾯积的推⼴应⽤。据江苏省电⼒公

司2006年10⽉底统计，110kV、220kV和500kV架空输电线路中复合绝缘⼦的⽐例已分别占55％、36％和19％。复合绝缘⼦

的⼤⼒推⼴虽然在⼀定程度上⼤⼤降低了污闪事故率，但是它也造成了雷击事故率的增加。对国产复合绝缘⼦⽽⾔，同⼀电压

等级的复合绝缘⼦的雷电冲击耐受电压⽐瓷绝缘⼦低。采⽤⼀个均压环后会使雷电冲击耐受电压降低5％左右，使⽤两个均压

环后会使雷电冲击耐受电压降低8％～10％左右。安装到杆塔上后由于杆塔邻近效应的影响会使其雷电冲击耐受电压进⼀步降

低。采⽤复合绝缘⼦架空输电线路的雷击事故率会有所升⾼，还需更换表⾯灼伤损坏的复合绝缘⼦，使复合绝缘⼦线路的运⾏

维护⼯作量加⼤。因此雷击闪络时关键护复合绝缘⼦免于表⾯灼伤损坏和其能够保证机电性能保持原来状态。

3不同电压等级输电线路的有效防雷措施

由于输电线路电压等级、地形地貌不同，影响雷击跳闸的因素和防雷措施都不⼀样，因此各种防雷措施的效果也不⼀样。

对于徐州地区以平原地区为主的500kV输电线路来说，单回路采⽤10°以下，双回路对中相采⽤0°的保护⾓基本上能使输电线

路的绕击跳闸率满⾜《国家电⽹公司输变电设备防雷⼯作管理规定》中500kV输电线路雷击跳闸率不⼤于0.14次/百公⾥•年

（40雷电⽇）的要求，但当输电线路位于⼭区时，这个保护⾓是严重偏⼤的，当⼭坡倾⾓达到30°时单回路需要0°的保护

⾓，双回路需要-8°的保护⾓；对于平原地区的220kV输电线路来说，单回路采⽤20°以下，双回路对中相采⽤12°的保护⾓基

本上能使输电线路的绕击跳闸率满⾜《国家电⽹公司输变电设备防雷⼯作管理规定》中220kV输电线路雷击跳闸率不⼤于0.315次/百公⾥•年（40雷电⽇）的要求，但当输电线路位于⼭区时，这个保护⾓是严重偏⼤的，当⼭坡倾⾓达到30°时单回路

需要-5°的保护⾓，双回路需要-10°的保护⾓。从调研的情况看，500kV发⽣绕击的杆塔线路保护⾓均在10°左右。

理论分析和运⾏经验表明，降低输电线路绕击跳闸率最根本有效的措施就是减少避雷线保护⾓。在此建议对已经投运的⼭区线

路和绕击率偏⾼的线路，应加强防绕击的措施。对于新建线路，在设计时就应减少线路保护⾓，建议⼭区单回路采⽤0°～5°

保护⾓，双回路采⽤-8°～-10°保护⾓。由于受塔头设计的限制保护⾓不可能⽆限制地降低，对地⾯倾⾓较⼤的地⽅应在设计

时就需考虑其他的防绕击措施。

由于与500kV和220kV输电线路相⽐，110kV输电线路⾼度较低，输电线路遭受雷电绕击的概率降低，同时由于110kV输电线

路绝缘⽔平较低，其反击耐雷⽔平较低，通常只有40～50kA，若杆塔接地电阻较⾼的话，反击耐雷⽔平更低，有时仅为20kA

左右。据根据调研情况统计，110kV输电线路的雷击跳闸中，反击占70％以上，绕击不到30％，平原地区绕击⽐例更低。因

此对于110kV输电线路来说，防雷的重点应放在防⽌雷电反击跳闸。

防⽌110kV输电线路反击跳闸的主要措施有：①降低杆塔接地电阻；②安装线路型氧化锌避雷器；③架设耦合地线；④加装塔

顶拉线。

注：⽂章中所涉及的公式和图表请⽤PDF格式打开

杭帅徐州供电公司

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