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1、第二届电力安全论坛 论文集( 第一分册电网安全) 2 0 0 6 年第3 辑 ( 总第9 2 辑) 2 0 0 4 年江苏2 2 0 m 5 0 0 k V 电网雷击跳闸分析 李长益1张霁2 ( 1 江苏电力试验研究院，南京2 1 0 0 3 6 ；2 江苏省电力公司，南京2 1 0 0 2 4 ) 摘 要：通过对2 0 0 4 年江苏2 2 0 5 0 0 K V 输变电设备雷击跳闸和雷击损坏情况的总结，详细分析了线路雷 击跳闸率增加和变电设备雷击损坏的原因，提出防止雷害事故的措施。 关键词：雷击；跳闸；线路 0 前言 近年来，我省电力系统中囚雷击造成线路跳闸和电气设备损坏的事故呈上升趋势，
2、5 0 0 K V 线路从1 9 8 7 年投入运行到2 0 0 3 年，共发生了1 0 次雷击跳闸，而2 0 0 4 年一年就发生了1 2 次雷击跳闸。近两年还连续 发生了因线路雷击跳闸后再次雷击使线路断路器断口瓷套外闪的事故。通过统计分析，认为大多数雷击跳 闸是由绕击引起。由于线路走廊日益紧张，同杆双回路线路已被广泛使用，有的地方甚至出现了2 2 0 k V 的 同杆4 回路的线路。同杆多回路线路的杆塔高度比单回路的线路高度高，落雷的概率和绕击的概率也会大 大提高；2 2 0 k V 断路器均为单断口的S F 6 断路器，当雷电波在断口处形成全反射，容易引起瓷套外闪络。 为此对全省雷电活动
3、比较严重的地区的线路的基本状况和故障现象进行调查，分析雷击跳闸的原因和后果， 调整设计思想和运行理念是十分有必要的。 1 交流线路的基本情况 截至2 0 0 4 年底，我省电网投入运行的线路为：5 0 0 K V 线路5 2 条长4 8 1 2 公里，同杆双回杆塔占总数 的比例为1 1 3 。 5 0 0 K V 绝缘子类型及所占比例，如图1 所示。 图15 0 0 k V 线路各种绝缘子比例图 2 2 0 k V 线路合成绝缘子的比例较大，据粗略统计约有6 0 的2 2 0 K V 线路采用合成绝缘子。 2 0 0 4 年2 月至1 1 月3 0 日，我省2 2 0 k V 5 0 0 k
4、V 电网共发生雷击跳闸3 1 次，其中：5 0 0 k V 线路跳闸1 2 2 0 0 4 年江苏2 2 0 n 5 0 0 k V 电网雷击跳闸分析 次，2 0 0 4 年全省平均雷电日2 8 天、线路4 9 1 2 k m ，计算雷击跳闸率0 3 4 9 次百公里年( 4 0 雷电日) 。其 中3 次是瓷长棒绝缘子招弧角放电，而长棒瓷绝缘子占5 0 0 k r 线路绝缘子总数6 。折算到长棒瓷绝缘子 的雷击跳闸率高达1 4 5 次百公里年( 4 0 雷电日) 。合成双串2 次，其余是三伞、双伞和玻璃绝缘子，按 杆塔类型分，单回路塔8 次。双回路塔4 次。2 2 0 k V 线路雷击跳闸1
5、9 次，线路1 0 6 9 2 k m ，计算雷击跳闸率 0 2 5 次，百公里年( 4 0 雷电E 1 ) 。其中合成绝缘子l O 次，双伞或普通绝缘子9 次。按杆塔类型分，单回路 塔1 3 次，双回路塔6 次。根据我省线路结构尺寸和地理特征，5 0 0 k V 线路雷击跳闸率应不大于0 0 7 次，百 公里年( 4 0 雷电日) 。2 2 0 k V 线路雷击跳闸率应不大于0 1 7 次百公里年( 4 0 雷电E 1 ) 。历年雷击跳闸次数、 雷击跳闸率及雷电日，见表1 、表2 、表3 。 根据雷电定位系统记录的雷电流和跳闸后的接地电阻测量，雷击跳闸绝大部分是绕击引起。2 2 0 k V
6、线路雷击跳闸次数与2 0 0 3 年相近，5 0 0 k V 线路雷击跳闸显著增加。2 0 0 4 年5 0 0 k V 交流线路跳闸共2 6 次， 其中风偏跳闸l O 次，外力破坏及设备损坏造成线路跳闸2 次，污闪跳闸2 次，雷击跳闸占总数的4 6 。 2 2 0 k V 线路跳闸5 6 次，雷击跳闸1 9 次。占总数的3 4 。本次雷击跳闸线路双回路所占比例为：5 0 0 k V 线路 1 2 次中有4 次，占3 3 ；2 2 0 k V 线路1 9 次有6 次，占3 2 。 表119 9 0 年一2 0 0 4 年江苏省2 2 0 k V 、5 0 0 k V 输电线路的雷击跳闸次数 电
7、压等级 雷击跳闸次数 ( k V )1 9 9 01 9 9 l1 9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 l2 0 0 22 0 0 32 0 0 4 5 0 0003lO0l10lOO221 2 2 2 0O35445 5777 61 1 0 1 8 1 9 衰22 0 0 0 年一2 0 0 4 年2 2 0k V 、5 0 0 k V 线路年跳闸率统计单位：次百公里年( 4 0 雷电日) 项目 2 0 0 0 年2 0 0 1 矩2 0 0 2 年2 0 0 3 盈2 0 0 4 拒 雷击跳闸
8、率 5 0 00O0 0 3 l0 0 4 70 3 4 9 2 2 00 1 4 60 0 2 l O 1 90 2 30 2 5 0 表31 9 8 8 年一2 0 0 3 年江苏省各地区及全省平均雷电日 雷电日 地区 1 9 8 81 9 8 91 9 9 01 9 9 l1 9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 71 9 9 81 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 l2 0 0 22 0 0 3 2 0 0 4 南京 2 32 33 73 22 72 33 l2 l2 43 03 62 l2 42 42 22 6 2 6 镇江2 92
9、02 83 l3 11 82 22 42 52 62 52 62 73 22 84 03 0 常州 2 22 02 52 32 31 62 82 43 12 32 52 l1 81 23 63 54 3 无锡2 32 03 73 44 03 12 92 32 72 52 72 62 32 42 04 12 8 苏州 2 42 32 33 62 82 92 82 32 32 93 52 82 52 l2 43 72 7 南通1 22 61 52 72 01 8 2 7 1 72 3 1 91 8 2 82 72 92 81 9 1 8 扬州 2 92 73 53 93 32 32 92 63 2
10、3 84 21 72 82 21 84 63 3 泰州2 43 42 l2 01 91 94 52 2 淮安 2 71 93 62 32 62 I2 82 91 82 83 51 81 92 92 33 33 1 宿迁 2 03 02 52 42 61 92 42 4 徐州563 42 73 21 21 081 61 51 51 51 72 83 22 52 3 盐城 3 21 82 12 72 32 22 02 61 72 4口71 71 82 02 12 72 7 连云港2 4 1 63 01 9 2 8 2 63 0 3 41 9 2 73 01 8 2 0 2 42 32 43 l 全
11、省平均 2 32 02 92 92 8 2 22 6 2 32 32 52 92 22 2 2 42 4 3 3 2 8 5 5 第二届电力安全论坛 论文集( 第一分册电网安全) 2 0 0 6 年第3 辑 ( 总第9 2 辑) 2 雷击跳闸和故障举例 2 1 线路 2 1 1 苏州地区 2 0 0 4 年7 月3 0 日，苏州5 2 7 8 石坊线嚣6 6 塔雷击事故 5 2 7 8 石坊线# 6 6 塔全高9 2 2 m 为双回跨越塔，设计保护角上线为。1 1 8 9o ，中线为0 4 5o ，下线为一1 2 50 。 绝缘子为双串进口( 赫斯特公司) 合成绝缘子，结构高度4 6 5 0
12、m m ，干弧距离没有按照D L T 一6 2 0 的要求增 加绝缘子的片数( 6 片) ，而只是限制了杆塔接地电阻( 小于2 1 1 ) 。经雷电定位系统查明故障时问段# 6 6 杆塔附近有雷电活动，但是雷电流不大，绕击的可能性较大。 2 0 0 4 年5 月2 1 日1 9 ：3 0 ，2 K 1 1 浏秦线静8 塔( 同杆双回塔) 垂直排列中相( A 相) 合成绝缘子和线 夹处有明显放电痕迹，铁塔呼高4 5 m ( 全高约6 5 m ) 保护角：上相2 1 2 0 。中相2 0 3 0 ，下相9 1 0 。合成绝缘 子F X B W 一2 2 0 1 0 0 ，结构高度2 5 0 0 m
13、 m ，干弧距离2 1 0 0 m m 。 2 0 0 4 年7 月1 4 日，2 9 8 1 园新线# 8 塔( 同杆双回) 垂直排列中相( A 相) 合成绝缘子闪络，该塔呼 高3 5 m ，全高约5 5 m ，合成绝缘子为F X B W 一2 2 0 1 0 0 ，结构高度为2 3 5 0 m m ，干弧距离2 0 5 0 m m 。保护角： 上相2 1 9 0 ，中相2 0 6 0 ，下相9 2 0 。 2 1 2 徐州地区 2 0 0 4 年2 月1 1 日2 0 ：4 7 ，4 9 7 2 邵犁线# 2 2 直线塔A 相( 中相) 双串合成绝缘子和均压环处有明显 放电痕迹，铁塔呼高3
14、 0 I I 】( 全高约4 5 m ) 保护角：上相2 1 2 0 ，中相2 0 3 0 下相9 1 0 。合成绝缘子F X B W 一2 2 0 ，1 0 0 ， 结构高度2 5 0 0 m m 。干弧距离2 1 0 0 m m 。 从雷电定位系统的数据和变电所避雷器计数器的动作情况看。雷击闪络电流并不大，绝大部分低于线 路的耐雷水平，属绕击故障。 2 1 3 无锡地区 2 0 0 4 年7 月8 日1 8 ：0 0 ，2 2 0 k V 夏芙4 5 6 3 线B 相零序I 段动作，开关重合成功。经检查发现# 2 6B 相跳线有放电痕迹。当时江阴地区有暴雨和雷电活动。接地电阻值全部满足设计
15、要求。夏芙线# 2 6 转角铁 塔，铁塔全高3 0 m ，导线三角型排列，地线保护角2 0 0 ，闪络绝缘子型号X W P l 7 0 1 4 片，干弧距离2 2 4 0 m m 。 2 0 0 4 年7 月1 9 日2 0 ：5 1 ，2 2 0 k V 斗暨4 5 6 8 线零序I 段动作，开关重合成功。经查找，发现# 4 1B 相 绝缘子闪络，绝缘子串由1 4 片X W P l 7 0 组成。接地电阻全部满足设计要求，故障后测量# 4 1 塔接地电阻 为O 8 1 2 。夏荚线# 4 1 塔为转角铁塔，全高3 3 m ，导线三角型排列，地线保护角2 0 0 ，闪络绝缘子型号X W P l
16、 7 0 1 4 片，干弧距离2 2 4 0 m m 。 2 0 0 4 年7 月1 9 日2 2 ：0 0 ，2 2 0 k V 芳石线在高频保护动作，开关重合不成( 重合闸停用) 。经查找，发 现# 3 塔A 相绝缘子闪络。绝缘子由1 片X W P l 7 0 和1 2 片X W P 2 7 0 组合，干弧距离1 9 1 2 m m 接地电阻 值全部满足设计要求，线路故障后复N # 3 塔接地电阻为3 2 1 1 。撑3 杆全高3 0 m ( 双杆) 。导线水平排列，地 线保护角2 1 0 。 2 0 0 4 年8 月4 日1 7 ：4 0 ，2 2 0 k V 斗芙线零序I 段动作，开关重合成功。经查找发现# 3 5C 相绝缘子 闪络。线路故障当时有暴雨及强雷电活动，故障发生后测量# 3 5 接地电阻为2 8 1 1 。# 3 5 直线铁塔全高4 3 2 m 。 导线水平排列，地线保护角2 0 0 ，闪络绝缘子由1 3 片X
