一起110kV三回路同塔架设雷击同跳分析及改进措施探讨.docx

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一起110kV三回路同塔架设雷击同跳分析及改进措施探讨

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摘要：本文结合一起110kV三回路同塔架设线路同时雷击跳闸情况，通过计算分析了同塔多回线路同时雷击跳闸的原因，提出了防止同塔多回输电线路雷击同跳的措施。

关键词：输电线路；同塔多回；雷击；跳闸

0引言

鉴于线路走廊的选择越来越困难和日趋增长的拆迁费用，为尽可能的压缩输电线路走廊和增加输送容量，越来越多采用同塔多回（双回、四回或六回）输电线路。由于同塔多回线路杆塔高，更易遭受雷击，雷击有可能造成双回线甚至多回线同时跳闸，对电力系统稳定运行造成较大的冲击，应引起足够的重视。

本文结合一起110kV三回路同塔架设线路同时雷击跳闸的情况，结合有关计算结果分析了该同塔多回线路同时雷击跳闸的原因，提出了防止110kV同塔多回输电线路同时雷击跳闸的综合防雷措施。

1线路概况

2014年8月20日03时32分，110kV三回路线路（用甲、乙、丙表示）故障跳闸，重合成功，保护信息如下：

表1-1故障测距

110kV甲线、110kV乙线均投运于2006年7月，架空线路全长同为7.056km，铁塔36基，该线路导线型号为LGJX-400/35、LGJ-300/40单导线，地线采用OPGW、LGJX-70/40、JLB20A-50、ADSS。

110kV丙线投运于2006年7月，架空线路全长5.643km，铁塔28基。全线为新建线路，该线路导线型号为LGJX-400/25单导线，地线采用OPGW、LGJX-70/40。

2检查结果

经登塔检查，发现110kV甲线#14塔、乙线#14塔、丙线#13塔B相耐张绝缘子串均有明显放电痕迹，如下图所示：

图2-1110kV甲线#14塔放电痕迹图2-2110kV乙线#14塔放电痕迹

图2-3110kV丙线#13塔放电痕迹

3故障原因分析

3.1初步原因判断

根据故障跳闸的测距情况，结合故障录波及雷电定位系统数据，该区域连续雷雨天气，符合雷击故障的特征，初步判定为雷击引起的跳闸。

与直击杆塔的反击雷相比，绕击雷的幅值由于避雷线的屏蔽作用要小很多，在造成一相导线发生闪络之后，经过塔身分流剩余的能量难以击穿第二相导线，故一般认为绕击雷只会导致单相跳闸，而由多相闪络引起的同跳事故则基本是由雷电反击导致。反击雷与绕击雷不同，其幅值可以高达200kA以上，能量远大于绕击雷。因此，当雷电反击杆塔或击中杆塔附近的避雷线时，巨大雷电流足够引起多回线路的多相导线发生相继闪络，从而引起多回线路同跳事故。

图4-1雷电流走向示意图图4-2杆塔线路模型

Ia为雷电流，I1为分流到杆塔的电流，RG为接地电阻，ZT、ZL分别为杆塔的主支柱等效波阻抗和支撑架波阻抗，它们均为主体波阻抗，ZA为横担波阻抗。

3.2线路耐雷水平计算

经现场实测，该塔接地电阻实测为3.5Ω，满足《架空输电线路运行规程》要求。根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规程规定，线路耐压水平I1的计算公式如下：

式中：k为导线和避雷线间的耦合系数；β为杆塔分流系数；Ri为杆塔冲击接地电阻；ha为导线所在横杆对地高度；ht为杆塔高度；Lt为杆塔电感；hg为避雷线对地平均高度；hc为导线平均高度；k0为导线和避雷线间的几何耦合系数。

根据以上公式，分别计算跳闸杆塔9相线路的反击耐雷水平，计算结果如下：

表3-1110kV甲、乙线/110kV丙线耐雷水平计算结果

从计算结果可知，跳闸杆塔处9相线路的耐雷水平均满足规程“有避雷线110kV线路的耐雷水平应为40~75”的要求。

3.3跳闸过程分析

查询雷电定位系统得知，故障杆塔附近最大雷电流为-196kA，远远大于各相线路的反击耐雷水平。当此雷电雷击线路杆塔后，雷电流瞬间通过杆塔入地，此时雷电流就会通过杆塔并在塔顶产生电位Utop，塔顶电压Utop沿避雷线传播会在导线上感应出耦合电压分量Uoh。同时雷电云中迅速变化的电磁场会在导线上产生感应过电压Ui，再加上导线上的工作电压U，这四种电压的综合作用，使得线路绝缘子两端的电压超过其绝缘强度造成闪络，形成稳定的工频电弧，从而引起断路器跳闸。

由于110kV甲线B相、乙线B相的反击耐雷水平相当，且处于杆塔最顶端，其反击耐雷水平最低，同时由于高度最高这两相的Utop、Uoh和Ui也最高，那么-196kA这一能量较大的雷电流极有可能引起同一横担高度的110kV甲线B相和110kV乙线B相同时跳闸。

由于雷电流幅值较大，顶相两回线路跳闸不足以释放雷电流能量，因此会在另一回线路绝缘薄弱点发生绝缘闪络，最终导致110kV丙线B相也跳闸。

由于雷电流的时间非常短，一般情况下，线路遭雷击跳闸均重合成功。

4改进措施

4.1采用不平衡绝缘

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