同塔双回输电线路电气不平衡度的措施分析

不平衡绝缘在输电线路同塔双回路中的应用

摘要：针对采用不平衡绝缘的双回共塔输电线路发生多起遭受雷击同时跳闸事故，对同塔双回架空输电线路，考虑不同相导线上瞬间工频电压影响，计算分析耦合系数差异、横担高度不同、导线平均高度不同对不同回路不同相绝缘子上产生的雷电压差异，从理论上确定同塔双回架空输电线路不平衡绝缘度。由于架空输电线路架设在户外，存在着各种不稳定因素，其中受雷击是造成线路跳闸率居高不下的主要原因，因此必须十分重视输电线路的防护问题。

关键词：不平衡绝缘；输电线路；同塔双回路；应用

引言

采用不平衡绝缘是一种解决同塔双回线路雷击同跳问题的方法。不平衡绝缘即人为地造成同塔双回线路之间的绝缘强度差异，在雷电反击杆塔时，使绝缘强度较低的一回线路（低绝缘侧）首先发生闪络以分流雷电流，从而提高绝缘强度较高的另一回线路（高绝缘侧）的耐雷水平。因此双回共塔输电线路需采取不平衡绝缘以防止双回线路同时遭受雷击跳闸。由于不平衡绝缘度选用不当，采用不平衡绝缘的双回共塔输电线路仍然会发生雷击跳闸事故，应引起有关人员的注意。

1.110kV 同塔双回输电线路防雷设计的必要性

分析电能是现代社会文明的基础。它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力，在国民经济中占有十分重要的地位。而电力线路是电力系统的重要组成部分，它担负着输送和分配电能的任务，在电力系统中充当纽带的作用。架空输电线路一般沿途翻山越岭、跨江过河，即要经受严寒酷暑，还要承受风霜雨雪及雷击。雷电是一种很严重的自然灾害，雷电活动一旦对大地产生放电，便会引起巨大的热效应，电效应和机械力，而造成巨大的破坏。而输电线路分布很广，地处旷野，绵延数百公里，很容遭受雷击。根据广东电网2007-2011 年同塔线路防雷运行统计表明，110kV 及以上线路雷击同跳次数约占全部雷击跳闸的15-30%，其中双回同跳约占80%以上、110kV 同跳约占70%以上，因此应重点防治110kV、220kV 雷击双回同跳，并且110kV 同塔线路绝缘配置不平衡度应大于220kV 同塔线路。因此同塔双回输电线路防雷工作重点，应尽力减少线路多相雷击故障，减少同塔双回线路雷击同跳事件雷击跳闸次数。110kV 同塔双回输电线路的雷害事故成为电力系统稳定运行的一个重要课题。

国家电网公司先进适用技术评估报告

同塔多回输电技术

1 技术原理

同塔（杆）多回输电技术顾名思义是指在一个杆塔上架设二回及多回线路，同塔

多回线路可以是同一电压等级，也可以是不同电压等级。它是涉及多领域、多学科的

综合技术，是比常规单回路架空输电尺寸和走廊明显减少、单位面积的输送容量却显

著增加的一种新型输电技术。同杆（塔）并架多回输电在技术上、经济上、生态环境

上会带来一些新的问题，如使杆塔结构与导线布置型式、相导线排列方式、相间距离、

绝缘方式、绝缘子串型式、线路保护方式与故障判别、故障精确定位、线路运行和检

修（包括带电作业）、耐雷水平、无线电干扰、地面场强、环境保护等发生改变。进

行相关综合研究，使各项指标控制在有关规定范围之内，确保同杆（塔）多回输电线

路安全、经济、可靠运行，对同杆（塔）多回输电技术的推广应用具有现实意义。

1.1 杆塔结构与导线布置型式

同杆（塔）多回输电技术中杆塔塔型与导线布置型式的选择特别重要。目前，杆

塔结构主要有直线塔（自立塔）、转角塔、分支塔三种，导线布置型式有水平排列、

垂直排列、三角排列三种，导线横担布置型式可有三层横担、四层横担、六层横担等，

至于选择何种杆塔结构与导线布置型式应视同杆（塔）多回输电的电压等级、回路数、

输电走廊的宽度和所处的地理环境、气象条件（防雷、防暴风雨雪等），考虑工频电

磁场、无线电干扰、噪音的影响，通过方案比较、计算分析等综合研究加以确定。

日本东京电力公司500kV同塔双回路大多为导线垂直排列的桶型或鼓型铁塔，

1000kV同塔双回路为自立塔。从下导线横担至架空地线横担相距，500kV为35m，

1000kV为50m左右；导线对地距离，500kV为80m以上，1000kV为100m以上。日本

的铁塔基础种类可按向地基传递荷重的方式分为4种：直接基础、桩基础、墩基础、

锚基础。

俄罗斯超高压和特高压输电线路中，500kV线路直线塔的基本型式为自立式或拉

线门型金属塔和钢筋水泥塔。金属塔的地线保护角为20～22°，钢筋水泥塔为30°。

同塔双回线路电流不平衡原因简析及改善措施

同塔双回线路是指在同一杆或同一座电力铁塔上悬挂两条电力线路，一般情况下两条线路的电流应该保持平衡，但在实际使用过程中常常出现电流不平衡的情况。电流不平衡会引发线路额定负荷不能充分利用、器件寿命缩短、电力设备损坏等问题，因此需要采取相应的改善措施。本文将从同塔双回线路电流不平衡的原因开始，探讨如何改善同塔双回线路电流不平衡的问题。

1. 线路参数不匹配问题： 同塔双回线路中存在一个间距问题，即两回线的相间距、相序、导线座的高度等参数差异较大，导致电感不对称、电阻不对称、阻抗不对称等问题，进而引起电流不平衡。

2. 负荷不平衡问题： 同塔双回线路设计时可能存在负荷不平衡问题，某一回线的负荷很大，而另一回线的负荷较小，导致电流不平衡。

3. 放电问题：光靠双回线的线电压可能不能满足绝缘水平，需要通过放电来实现局部地区的绝缘层。但放电特性存在阻抗不平衡，加上绝缘水平不平衡，导致电流不平衡。

4. 牵引电流问题：依靠牵引电流实现线路绝缘强度是一种常用的方法，但牵引电流引入后导致回路不对称、阻抗不平衡等问题，进而引起电流不平衡。

1. 数据分析：通过对同塔双回线路的电流、电压、功率等相关数据进行分析，找出电流不平衡的具体原因，制定相应的改善措施。

2. 改变导线字型：调整导线字型、阻抗、电感、电容不同的线路上下、左右调整微调；适当增加两回线的交错度等措施，使两回线之间的距离、高度保持一致性，避免电流不平衡现象。

3. 调整线路负荷：通过改变负载形式或者调节负载大小，使得两回线的负荷相对平衡，排除因负荷不平衡而导致的电流不平衡问题。

4. 合理设置放电装置：设计合理、装置正确的放电装置，实现放电均匀、密度适宜，消音线路留有足够的局部绝缘，对于同塔双回线路电流不平衡问题的改善具有显著的作用。

5. 牵引电流的引入量要适当：使用牵引电流时，其引入量应尽可能小，且应采用相应的改善措施减轻实际作用，牵引电流越小，引入效应越小，自然产生的影响就越小。

２００２茸６月　第３卷第２期　圜　电力设备　Ｅｌｅｃｌｄｃ，ｏｌ　Ｅａｕｉ￣ｎｌ　罐　Ｊｕｎ　２ｃ呓　Ｖ０ｌ　３Ｎｏ．２　

三峡５００　ｋＶ双回同塔线路防雷特性计算分析　

——先导发展模型绝缘闪络判据及一回增强的不平衡绝缘方案　

黄炜纲，周东平　（清华大学电机工程与应用电子技术系，北京１０００８４）　摘要：作用于巍路绝缘上的雷电过电压波远非标准雷电波。文章用先导发展模型方法作为绝缘闪瞎判据．用于三峡　５００　ｋＶ双回同塔巍路方案防雷性能的研究，并与其他闻络判据厦其计算结果作了比较　文中还计算比较了三峡５００　ｋＶ双回同塔并架出巍不同方案的防雷性能，并对国外运行经验做了分析讨论．提出一回增强的不平衡绝缘方章。　关键词：５００ｋＶ双回同塔巍路；非标准雷电蝮；先导发展模型；闻络判据；不平衡绝缘　中图分类号：ＴＭ７２３　

０前言　双回或多回同塔并架线路具有节省线路走廊的　优点。美、日、德、奥、加等国早已在很多电压等级上　采用，日本用得最多，由于我国国民经济的高速发　展，近年来我国大城市、工农业发达地区、林区等处　线路走廊愈来愈紧张，东北、华东等地区出现很多　双回同塔线路。三峡电站出现走廊拥挤，也需采用双　回同塔出线。　双回同塔线路除杆塔较高使雷击跳闸率增高　外，雷击时，继一回线路闪络后有可能引起第二回线　路相继闪络，造成二回线路同时跳闸，对电网产生较　大的冲击，影响系统运行的可靠性，严重时甚至可引　起系统的解列。这是过去我国较少采用双回同塔线　路的一个主要原因，也是在采用双回同塔线路时要　着重研究解决的问题。　由于三峡工程的重要性，三峡地区土壤电阻率　又较高，雷击跳闸率会比较高，要求我们结台工程对　双回同塔线路的防雷问题从理论与方法上作比较深　人的研究，为工程提供比较台理、可靠的科学依据。　作用于线路绝缘上的雷电过电压渡远非标准雷　电波。在我国，线路防雷计算中判断绝缘是否闪络，　工程上一直是用比较绝缘子串两端出现的过电压与　绝缘子串或空气问隙５０％放电电压方法作为判据。　过电压超过绝缘的５０％放电电压即判为闪络　过去　的《规程》　一和现行的《行标》　也是这样规定的，它们　所规定的整套计算方法总体上与我国单回线路的运　行经验比较符台，很少有人去深人追究。　三峡５００ｋＶ双回同塔线路防雷课题的前期研　究中已发现，线路绝缘闪络判据的不同，会使双回　同塔线路防雷性能计算的结果相差很大，甚至得到　相反的结论　）。这是一个关键问题，需要重点加以　研究。　本文分析比较了不同的闪络判据，以先导发展　模型作为绝缘闪络判据（以下简称先导法）不但理论　上比较符台放电的物理过程，概念上比较台理，它能　判断任意波形下绝缘间隙的闪络，更好地解释所得　到的线路耐雷水平变化的规律与绝缘上的波形。先　导法所得到的计算结果可为三峡工程提供比较台　理、可靠的科学依据。　由于雷击时引起二回线路同时跳闸事故很多，　在６０年代开展了许多研究工作　。日本为减少双回　同时跳闸率在总跳闸率中所占的比例，采取了减小　其中一回线路与绝缘子并联的招弧角距离，即降低　其中一回线路绝缘的所谓不平衡绝缘的方法。结果　在运行中导致线路总雷击跳闸率的显著增加，走了　弯路。后来日本大多不采用不平衡绝缘，而采用平衡　绝缘。　近年来，我国出现很多双回同塔线路。借鉴日本　的经验，大都采用了平衡绝缘。国外的经验非常宝　贵，要很好地学习消化吸收，但更重要的是要开展我　们自己的研究工作，具体情况要具体分析，避免将其　绝对化。　本文用先导发展模型方法作为绝缘闪络判据，　计算比较了三峡５００ｋＶ双回同塔线路不同方案的