安庆公司220kV输电线路雷击事故分析及差异化防雷措施

一。引言

安庆电力公司2015年新建220kV输电线路天仙2V11/2V12线,线路近90百分号处于山区地形,建成第一年即发生两次雷击跳闸事故。近年来,随着气候变化异常,雷电活动日益增多[1],在防雷工作者大力推进论文网差异化防雷研究方案的背景下,本文针对新建输电线路天仙2V11/2V12线进行了雷击事故分析并提出了差异化防雷改造方案。

二。线路特点

2。1线路参数

220千伏天仙2V11/2V12双回线起于220千伏天柱变,止于220千伏仙河变。路径长37。313km,每回线铁塔97基。线路全线单双回架设,共有物理铁塔99基,其中#1-#26。#29-#97为同塔架设双回线路,#27-#28穿越军事线路为单回架设。面向仙河变,左线为天仙2V11线,右线为天仙2V12线。导线型号为:#1-#68。#89-#97采用2星号JLHA3-425(铝合金绞线),#68-#89采用2星号JLHA1/G1A-400/50(钢芯铝合金绞线);架空地线左右两侧均为24芯OPGW光缆。投运时间为2015年5月26日。

2。2地理环境特点

该线路位于安庆市潜山县。岳西县境内,86。7百分号为山地,高程整体处于850m以下,高程处于650m～850m区间的线路长度为8。061km,占21。6百分号;高程处于450m～650m区间的线路长度为19。992km,占53。5百分号;高程处于450m以下9。26km,占24。9百分号。

山区中输电线路一直以来都是易遭雷击区,也是防雷工作的重点。山区其特有的气候环境和地形地貌,造成雷击输电线路催化剂作用,因此雷电形成机理及山区气候地理环境的影响,可总结如下几点:

1)雷击是雷云形成的下行先导与地面物体形成的上行先导汇合,形成雷电放电通道。雷击输电线路分为反击雷和绕击雷,当雷电流较大,接地电阻较大时,反击的可能性更大;当雷电流较小,接地电阻较小,一旦发生雷击闪络跳闸,绕击的可能性更大。

2)220kV输电线路自身高度优势明显,线路周围电场强度大,其上行先导更容易与雷云下行先导汇合。

3)山区多湖泊河流,气候条件潮湿,雷雨天气多,且雷电地闪条件优越。

4)山区地形地貌复杂,经过山区的输电线路更易暴露线路本身,避雷线屏蔽效果减弱[2]。

2。3地闪密度及雷害风险

该线路所处地闪密度为C1级(2。78次/(km2?a)≤Ng<5。0次/(km2?a)和C2级(5。0次/(km2?a)≤Ng<7。98次/(km2?a),对应的平均年雷暴日在40-90之间。雷害风险等级为Ⅲ级。

2。4新建线路防雷措施

220千伏天仙2V11/2V12双回线,全线设计安装避雷线,设计角度不大于0°,接地电阻值设计不大于25Ω。在投运前对该线路进行了防雷评估,雷击风险高的杆塔中相安装线路避雷器41基82支(国网南瑞生产,型号:YH10CX―192/560),雷电接闪器10基20支(成都星河生产,型号:XHGX-220)。

三。历史雷击跳闸事故分析

3。1历史雷击跳闸数据

220千伏天仙2V11/2V12双回线于2015年5月投运,投运当年6和8月分别发生一次雷击跳闸。两次雷击事故数据统计如表2。

3。2220kV天仙2V11线6月16日雷击跳闸事故分析

220kV天仙2V11线6月16日15时44分03秒,220千伏天仙2V11线C相故障,保护动作跳闸,重合成功,距离220kV天柱变电站7。8公里。

根据现场检查和雷电定位系统数据收集,情况如下:

1)雷电定位系统测得故障附近雷电活动频繁,距离杆塔58米,雷电流值达到-215。6kA,且落雷时间与线路故障时间吻合。

2)登塔发现22号塔C(上)相玻璃钢绝缘子表面。绝缘子碗头。挂点连接联板有明显放电痕迹,确定该处为雷击故障点。

3)故障杆塔避雷线保护角为-27。5°,接地电阻10。33Ω,均满足线路设计标准。

4)22号塔塔型为SZC2915K-48,故障相绝缘子型号为U160B/155,绝缘子为V型玻璃绝缘子,绝缘子片数为16片。

根据数据收集情况,雷击事故分析如下:

根据雷电定位系统确定的附近雷电流幅值-215。6kA,为超大幅值雷电流。根据中华人民共和国电力行业标准交流电气装置的过电压保护和绝缘配合提供的耐雷水平计算方法[3],即下列公式:

可算得220kV天仙2V11线22号塔耐雷水平为123。51kA,远低于事故附近测得的最大雷电流幅值。同时,避雷线保护角度-27。5°小于线路设计值0°,也小于避雷线通用设计标准中安全值-20°。综上所述,此次雷击事故为大电流雷电造成的反击,导致绝缘子闪络跳闸。

3。3220kV天仙2V12线8月5日雷击跳闸事故分析

220kV天仙2V12线8月5日19时52分40秒,220千伏天仙2V12线C相(下相)故障,保护动作跳闸,重合成功,距离220kV天柱变电站27。5公里,距离220kV仙河变电站8。9公里。

根据现场检查和雷电定位系统数据收集,情况如下:

1)雷电定位系统查询到故障点附近雷电流幅值为-29。9kA,且落雷时间与线路故障时间吻合。2)在查线过程中发现73号C相(下相)耐张绝缘子表面及钢帽上有明显的放电痕迹,确定该处为雷击故障点。

3)故障杆塔避雷线保护角为-6。67°,地面倾角40°,接地电阻13。44Ω,均满足线路设计标准。

4)73号塔塔型为SJC29201-31,故障相绝缘子型号为U120B/146,绝缘子采用II“串设计,绝缘子片数16片。

根据数据收集情况,雷击事故分析如下:

根据本文3。3中耐雷水平计算方法,-29。9kA雷电流远小于73号塔耐雷水平。避雷线保护角虽然满足线路设计值0°,但73号塔处于山区斜坡,地面倾角40°,实际避雷线保护范围减小,暴露弧增大。综上所述,此次雷击事故为小电流雷电造成的绕击,导致绝缘子闪络跳闸。

四。差异化防雷改造方案

4。1220kV天仙2V11/2V12双回线雷击环境分析

综合天仙线2015年的雷击跳闸特征。线路的雷击闪络风险评估等级。线路特征。地形地貌等因素,考虑各基杆塔雷击风险等级,分析情况如下:

1)根据雷电定位系统一年来的检测数据,220kV天仙2V11/2V12双回线走廊经过区域易出现超过200kA大幅值雷电流。

2)线路位于潜山县。岳西县境内,86。7百分号为山地,输电线路杆塔处于山顶。山坡。过水等雷害概率较大区域。

3)220kV天仙2V11/2V12双回线全线安装避雷线,设计值为0°,由于线路经过山区,地面的倾斜导致避雷线保护范围与设计值有偏差,导线暴露弧增大,易遭受绕击雷。

4。2220kV天仙2V11/2V12双回线差异化防雷改造方案

根据110(66)千伏及以上输电线路差异化防雷改造指导原则(暂行)(运检二〔2012〕385号)。国网运检部关于印发提升架空输电线路防雷击。防污闪。防风害和防鸟害工作规范化水平指导意见的通知(运检二〔2015〕35号)以及输电线路防雷害工作手册的精神和要求,综合220千伏天仙双回线2015年的雷击跳闸特征。线路的雷击闪络风险评估等级。线路特征。地形地貌等因素,考虑各基杆塔雷击风险等级[4],现提出差异化防雷改造方案如表3。

经本次防雷改造后,全线在92基杆塔上共计安装线路避雷器204支,防雷接闪器20支,按基统计防雷设施安装率为94。8百分号,按相统计防雷设施安装率为82。9百分号。

五。结论

输电线路的防雷保护工作,是一个系统工程,必须从设计。施工。运行的各个环节上审慎考虑,分析雷害事故的成因,针对不同线路特点,摸索出符合经济技术性能良好的防雷措施,把雷害事故降到可以承受的限度,从而有效保证线路的安全稳定良好运行。

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