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摘要：随着中国“西电东送、南北互供、全国联网”电力发展战略的实施以及直流±800kV特高压输电系统的大量建设，如何保障特高压直流输电线路的安全运行已成为中国电力系统安全运行亟待解决的关键难题。根据中国近年来特高压直流输电线路的运行统计，雷击跳闸一直处于各类故障的第1位，雷害已成为影响特高压直流输电设备安全运行的重要因素。据统计，中国特高压直流线路通道大部分途经地形条件差、高山丘陵、雷电活动频繁和土壤电阻率高的地区，特高压直流输电线路的防雷面临着严峻的考验。同时，特高压直流输电线路杆塔高、正常工作电压高、地面屏蔽效应差，这些因素都增加了雷击特高压直流线路的概率，因此，特高压直流线路所面临的雷击风险与常规线路相比显得更加严重。
关键词：特高压直流输电线路；雷击故障；原因分析；防范
引言
根据中国近年来特高压直流输电线路的运行统计，雷击故障一直处于各类故障的首位，雷害已成为影响特高压直流输电设备安全运行的重要因素。±800kV特高压直流宾金线是中国清洁能源传输的重要通道，其安全稳定运行显得尤为重要。针对特高压直流宾金线发生的2起雷击故障，结合雷电定位系统、故障录波与测距、现场故障巡查和仿真计算，综合判断2起雷击故障均是雷电绕击造成。根据雷电定位系统实测数据，对特高压直流宾金线进行了雷害风险评估计算，并在雷害风险评估计算的基础上，提出了防范特高压直流输电线路绕击的具体措施。
1线路故障情况
2014-07-16T17：56，±800kV宾金线极II故障，线路全部电压再启动成功。故障测距：距金华换流站269.2km，计算故障点为2841号+175m；距宜宾换流站1382km，计算故障点为2839号+7m。根据雷电监测系统查询[3]，故障时间点（2014-07-16T17：56）前后5min、线路周边1km范围内有248处地闪活动记录，主要集中在2829~2855号附近，最大雷电流为60.8kA。其中在2832号附近有一个雷电流为–37kA的雷电记录，与故障点塔号以及时间、测距信息基本吻合。故障巡查人员发现2832号（极II）外侧绝缘子串整串均有闪络痕迹，极II右上子导线大小号侧均有约5m长烧蚀痕迹。通过对闪络痕迹进行分析，并结合现场情况，确认2832号为故障杆塔。2015-04-03T07：05，±800kV宾金线极I故障，线路全部电压再启动成功。故障测距：距金华换流站461.66km，计算故障点为2446号+104m；距宜宾换流站1190km，计算故障点为2443号+636m。根据雷电监测系统查询，故障时间点（2015-04-03T07：05）前后5min、线路周边1km范围内有11处雷电活动记录，主要集中在2432~2443号附近，最大雷电流为-54kA。其中在2435号附近有一个雷电流为-54kA的雷电记录，与故障点塔号以及时间、测距信息基本吻合。
2输电线路故障的原因分析
输电线路在运行与维护中，难免会出现线路故障，引起线路跳闸。从以往的运行与维护实践经验中，发现引起跳闸的原因大致可以分为以下几类：（1）树障：当树木与导线的距离小于《线路安规》相应电压等级的安全距离时，导线与树木之间会产生发电，引起线路开关自动拉开，即所谓的线路跳闸。（2）导线舞动：导线产生舞动，使得导线间的距离小于安全距离，导致导线之间发生相间短路，线路主保护动作，引起线路跳闸事故。（3）鸟害，当线路位于树林以及水源丰富的地区，因为鸟巢以及鸟粪导致的线路故障较多。多次事故都是因为鸟粪，沿悬垂绝缘子串向下流动，导致单相接地事故，也会因为鸟粪造成横担与导线之间引起放电，形成所谓的空气闪络[1]。（4）外破，是引起线路跳闸的一个重要原因。从输电线路故障统计当中，因为外力破坏而导致的线路故障，占有线路故障的重大比例。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆外力破坏包括工程施工、违章建筑、钓鱼等，这些项目中吊车引起的线路故障最多，故障点一般发生在施工区域，发生线路事故后，导线与吊车上都存在明显的放电痕迹。（5）污闪，污闪故障主要发生在线路周边有水泥厂、铁厂、公路等污源区域段，一般易发生在久旱后突然降温并出现浓雾或毛毛雨的天气；（6）其他原因如导线接头发热烧断故障、变电站站内设备问题、保护定值计算整定错误、保护误动，线路本体设备问题等等。（7）雷击。输电线路雷击引起的线路故障，是输电线路发生故障次数最多的因素，下面将重点进行分析研究。
3防范措施分析
3.1根据特高压直流宾金线实际跳闸情况和雷害风险评估结果，特高压直流宾金线绕击风险要远大于反击风险，但反击风险仍然不能忽视，因此，为了防范特高压直流宾金线路发生雷击跳闸，可采取如下防治措施。（1）在塔顶安装可控放电避雷针。在塔顶安装可控放电避雷针，可提前触发迎面向上先导，实现提前中和电荷和限制雷电流幅值的目的，在接地电阻有保障的情况下，可增加地线的屏蔽作用，降低绕击跳闸率。（2）在架空地线上安装软连接的防绕击避雷针。由于特高压直流线路外绝缘配置较高，在架空地线上安装软连接的防绕击避雷针，一方面可防止防绕击避雷针与地线之间的磨损，另一方面能将雷电流幅值较小的雷引至地线上，降低雷击导线跳闸的风险。（3）针对接地电阻不满足设计要求的杆塔，采取降阻措施。截至2016年，±800kV宾金线路虽然未发生过反击跳闸，但从雷害风险评估来看，部分杆塔的反击风险仍然较高，因此，对于接地电阻不满足设计要求的杆塔，应及时采取降阻的措施。（4）在杆塔上安装线路直流避雷器。线路直流避雷器在与绝缘子串进行有效绝缘配合的前提条件下，可在雷电击中导线、地线或杆塔时，快速切断工频续流，避免出现雷击跳闸，理论上可彻底防止出现输电线路雷击跳闸现象，但特高压直流避雷器与常规低电压等级的线路避雷器相比，造价高、安装复杂，目前并未大范围的推广应用。
3.2在输电线路当中选择合适位置假设一定数量的避雷线
雷电天气发生以后，整个雷电云层往往携带有大量的电荷，这就需要我们采取一定的措施引导雷电向避雷线部位进行放电，然后将避雷线放出的电荷通过塔杆以及相应的接地装置导入大地，从而保护输电线路的安全。同时相应电力技术人员可以采取一定的措施降低塔杆入地的电流，这在很大程度上能够降低塔顶的电势，这对于保护输电线路的安全也是非常重要的。
对于110kV以上的输电线路技术人员应该在输电线路全线设置避雷线措施，这个工程中也要设置一定的保护角，保护角的大小一般在雷25度和35度之间。保护角的主要作用是保证避雷线路对于输电线路的屏蔽效果，减少雷电的绕击概率。对于450kV以上的输电线路技术人员在施工时必须架设两根避雷线以及设置一定的保护角，这种情况下的保护角一般小于14度，对于一些特殊情况还应该设置一定的负保护角。此外，从理论分析和实践表明对于35kV以下的输电线路一般情况下不设置全线避雷线，保护角的大小也不固定随着塔杆结构而改变。
3.3输电线路中架设一定数量的耦合线路
在实际的电力系统施工时如果条件有限，不能很好的降低输电线路中塔杆结构的接地电阻，工程技术人员可以在导线的下方铺设一条接电线路。导线下方的接地线路的重要作用是实现对于雷击时产生电流的分流，是避雷线路和输电导线在很大的程度上都能发挥好自身的作用，实现两者之间的耦合作用。经过我们调查发现，这种方法在降低输电线路跳闸率方面有着非常好的效果。
结语
通过雷电故障的计算和分析，得出如下结论。（1）从故障巡视、雷电定位系统的查询与计算结果来看，特高压直流宾金线2次跳闸故障均为雷电绕击引起。（2）与低电压等级线路相比，由于特高压输电线路杆塔较高，档距较大，虽然故障杆塔均采用的是负保护角，但雷电往往会避开塔顶从侧面直接绕击档距中央导线造成线路跳闸。（3）从雷害风险评估的结果来看，特高压线路绕击风险要远大于反击风险，但反击风险仍然不能忽视。（4）为了有效地防范特高压直流线路发生雷击跳闸，可采取安装可控放电避雷针、防绕击避雷针、线路直流避雷器和降低杆塔接地电阻等措施。
参考文献：
[1]陈要严.浅析输电线路跳闸原因及其解决措施与建议[J].广东科技，2011，10（20）：116-117.
论文作者:王鹏1,梅一2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/27
标签：线路论文; 故障论文; 雷电论文; 导线论文; 特高压论文; 杆塔论文; 雷害论文; 《基层建设》2018年第33期论文;