220kV同杆双回输电线路雷击跳闸分析.pdf

第 3 6卷 2 o o 8年 1 2月 云南电力技术 yunn an e i j e c t r i c p owe r vo 1 3 6 no 6 de c 2 0 o 8 2 2 o k v同杆双回输电线路雷击跳闸分析 高翔 马仪 ( 1 云南电网公司普洱供电局，云南普洱6 6 5 0 0 0； 2云南电力试验研究院 ( 集团)有限公司电力研究院，云南昆明6 5 0 0 5 1 ) 摘要：对云南电网一起 2 2 o k v同杆双回架设输电线路的雷击跳闸事故进行分析，总结同杆双回架设输 电线路耐雷性能的特点。 关键词：输 电线路 同杆双 回 雷击跳 闸 耐雷水平 中图分类号 ：t m8 6 3 文献标识码 ：b 文章编号：1 0 0 6 7 3 4 5 ( 2 0 o 8 )0 6 0 0 2 1一 o 2 1 故障情况 2 2 o k v木东、大东双回线属同电源供电、同 杆架设线路，该双回线路采用全铁塔架设，布置 方式为垂直排列 ( 上 b 、中 a、下 c ) ，导线型号 为 l g j一 4 0 0 5 o ，地 线 型 号 为l b g j 8 0 2 o a c o p g w一1 o 0 ，绝缘 配置为 l 7片 u一1 0 0 b型 玻璃绝缘子。 1 1 跳闸情况 1 )2 2 0 k v木东线 ：2 2 o k v东那变 2 2 o k v木东 线2 7 3断路器跳闸， i 套保护动作情况：差动保护 b跳出口，故障相别：b相，故障相电流：1 0 9 2 安，i i 套保护启动但未出口、重合 闸动作成功。 2 )2 2 o k v大东线 ：2 2 o k v东那变 2 2 o k v大东 线 2 7 2断路器跳 闸，i 套 、i i 套保护动作情 况均 为：相间距离 i 段、接 地距离 i 段、纵 联保护 、 故障相别：a 、b相，故障相电流：3 9 o 3安、重 合闸动作成功。 1 2 故障检查 2 2 o k v木东 2 8 0 杆 b相遭雷击 ，两线路雷击 相别均与变电站监测故障相别一致，雷击未造成 绝缘子损坏，暂不影响线路正常运行。故障后采 用接地摇表测得杆塔工频接地电阻为 ：a：2 q b：2 q c：2 q d：2 q 2 故障分析 2 1 故障录波情况 通过雷 电定位系统查询 ，跳 闸时刻 ，多个 雷 电在线路走廊内，其中雷电流幅值为 9 3 3 k a的 雷电，负 极 性，距 离 2 2 0 k v 大东 线 1 6 6 杆 4 3 1 2 m ，定雷电位情况与故障查找结果一致，较 为理想， 故障性质应为线路雷击跳闸。 收稿日期：2 o 0 8 1 o一 2 o 从故障录波图看，2 2 0 k v木、大东线同时出 现 b相接地故障， 2 2 0 k v大东线同时还出现了a 相接地故障，两回线路 c相均正常运行。双回线 路属同电源供电，短路发生时刻，a相电压接近 零位 ，b相电压接近正 峰峰值 ，c相电压则接近 负峰峰值。2 2 o k v大东线 a 、b相出现较大故障 电流，2 2 0 k v木东线 b相 出现明显故障电流，a 相电流略小于 b相且极性相反，在故障约3 个周 波后逐渐减小 ，推测为由 b相感应引起 ，而 c相 几乎没有受到影响为正常的负载电流波形。约经 过几个周波后， 2 2 o k v木东、大东线 b 、( b 、a ) 相跳闸切除短路故障，母线电压逐步恢复正常。 2 2 故障杆塔的耐雷水平 线路耐雷水平指 ：线路遭受雷击时所 能耐受 的不致 引起 绝缘 闪络 的最大雷 电流幅值 ( k a) 。 通过规程法可估算如式 ( 1 ) 、 式 ( 2 ) ： ， ， 绕击耐雷水平： ，= ( 1 ) 主要决定 于绝缘子 串的雷 电冲击放 电电 压 反击耐雷水平 ： ， ， = u_ _ _ ( 1 _ 后 ) ， + (鲁 ) + ( 1 一 ) ( 2) 通过式( 1 ) 、 式( 2 ) 看出线路的耐雷水平除了 决定于绝缘配置外， 线路各基础参数都将影响着线 路的耐雷水平， 各基杆塔间存在不同的耐雷性能和 对雷电的吸引效应。 通常雷击杆塔时， 一部分雷电 流通过避雷线流到相临杆塔， 另一部分雷电流经杆 塔流人大地， 杆塔接地电阻呈暂态电阻特性， 一般 21 2 o o 8年第 6期 云南 电力技术 第 3 6卷 用冲击接地电阻来表征。 雷击杆塔时塔顶电位迅速 提高， 其电位值如式( 3 ) ： = d+ d d ( 3 ) 式中 雷 电 流； r 冲击接 地 电 阻； d d 卜一 暂态分量。 当塔顶电位 u t 与导线上 的感应 电位 u 1的差 值超过绝缘子串5 0 的放电电压 ( 即 u )时， 将发生由塔顶至导线的闪络。而对 同塔双回或多 回线路，一般杆塔内部电位 和各导线绝缘 的电压 分布为：杆塔在垂直方向的电位分布是上层最高、 中层次之、下层最低，导线对其上方横担的电压 高于对其下方横担 的电压 ，同时各层导线绝缘上 的电压也有差异，上层反击耐雷水平最低，中层 和下层逐级增高。同时上层横担中流过雷 电流一 侧杆塔电位最高，上层的耐雷水平也相应最低。 这就使得雷击发生时往往同杆多 回线路上层或上 相发生跳闸的几率要远大于其余两相。 把线路的基础数据输入线路耐雷水平计算系 统算得：故障杆塔的耐雷水平满足于典型设计 的 2 2 o k v输电线路杆塔 ( 7 61 l 0 k a)的耐雷水平。 2 3 故障分析 当绝缘子 串上 所耐受 的 电压 超过绝缘 子 串 5 0 的放电电压 ( 即 u 卯)时，将 发生由塔顶至 导线 的 闪络。线 路 雷击 时刻 雷 电流 幅 值 为 一 9 3 3 k a，负极性的雷电在杆塔顶部产生了负极性 的过电压 ，已经接近 2 2 0 k v输 电线路杆塔的耐雷 水平 ，从而导致雷电击中故障杆塔造成的雷电反 击故障。由于此 时 b相 运行 电压正好往 正峰发 展 ，可见 ，雷击时刻 b相绝缘所承受的过电压强 度要明显大于 a相和 c相 ，其次为 a相，c相 电 压接近负峰，因此承受 的复合电压最小。同杆双 回线以 b、a、c相垂直方式布置，每相在雷击时 所承受的电压受到不 同挂点位置带来的不 同杆塔 电感、不同耦合系数以及不同运行电压的相位的 影响，所以在杆塔遭雷击时，各相承受的耐雷水 平及过电压水平有一定 的差别 ，存在其 中一相闪 络、而其他两相或一相耐受 的可能性。结合式 2 及杆塔地形情况，由于 2 2 o k v大东线地处上偏 坡， 其 a相耐雷水平很可能要低于同侧2 2 0 k v木 东线 a相的耐雷水平，故导致雷击后 2 2 0 k v大东 线 b 、a相两跳，而 2 2 o k v木东线 b相单跳的 情况。 3 同塔双回杆耐雷性能的特殊性 1 )根据同杆架设线路的杆塔内部电位和各 导线绝缘的电压分布情况看，上层线路耐雷水平 相应较低，线路故障多发生在上层线路或上相。 2 2 2 )2 2 0 k v同杆线路架设多为同电源送电线 路，雷电反击事故时易发生双回线路同跳现象， 线路供电可靠性能大大降低。 3 )同杆双 回线路在其布置上多采用垂直排 列布置方式，加之地形坡度等原因线路各相耐雷 水平上存在一定差异。 4 )相较单回线路而言，同杆双回线路由于 其结构发生变化 ，杆塔整体高度相应增高，线路 在落雷次数和绕击概率上会发生一定变化。由式 ( 4 ) 、式 ( 5 )可见，杆塔高度增加后线路雷击跳 闸次数和绕击机率明显增加。 线路落雷次数： = l o 0 ( 4 ) 式中6为避雷线间距； 为避雷线高度 线路绕击率 ： l g p 。= 一3 3 5 ( 5 ) 式中 a线路保护角；h为杆塔高度 4 结论 通过上述情况分析，2 2 o k v木东、大东线路 的故障类型为雷电反击。线路虽已采用 l 7片绝缘 子的高绝缘防雷配置，由于同杆双 回线路 的各基 础参数的不同和变化 ，线路的耐雷性能会受到较 为明显的影响，使其反击耐雷水平不理想 ，在大 幅值、高强度的雷电情况下 ，仍无法避免雷击跳 闸反击事故的发生。积累同塔双回线的运行经验 ， 统计 出雷电易击杆塔后 ，通过加装线路避雷器来 防止线路跳 闸。对枢纽联络送电线路或重要、大 负荷输电线路可考虑采取不平衡的高绝缘方式， 来降低线 路双 回同时跳 闸的几 率，提高供 电可 靠性 。 定期对杆塔接地 电阻进行摇测 ，对接地 电阻 不合格或偏高杆塔进行接地改造。积极推广先进 的防雷改