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上海电网线路防雷分析

文档作者：顾承昱张锦秀任超文档来源： (1．华东电力试验研究院有限公司 2．上海市电力公司3．中国电力投资集团公司		点击数：	更新时间： 2021年11月04日
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47O 电力与能源 第32卷第6期
2011年12月
上海电网线路防雷分析
顾承昱 ，张锦秀 ，任 超。
(1．华东电力试验研究院有限公司，上海 200437；2．上海市电力公司，上海200122；
3．中国电力投资集团公司高级培训中心，上海200240)
摘要：分析了上海电网中配电线路防雷工作的重要性及其雷击跳闸率高的原因，介绍了雷击对上海电网的
影响、提高线路防雷水平的措施和利用雷电定位系统辅助线路防雷的应用情况，并就配电线路防雷精细化工
作的重点提出了建议。
关键词：配电线路；防雷；跳闸率
中图分类号：TM 862 文献标识码：B 文章编号：2095—1256(2011)06—0470—04
Analysis of Lightning Protection of the Transm ission Line in Shanghai Grid
Gu Chengyu ，Zhang Jinxiu ，Ren Chao。
(1．East China Electric Power and test institute，Shanghai 200437，China；
2．Shanghai municipal Electric Power company，Shanghai 200122，China；
3．Advanced training center of China power investment corporation，Shanghai 200240，China)
Abstract：In this paper，the importance of distribution line’s lightning protection and the reason for its high
rate of lightning trip was analyzed， then the lightning influence to Shanghai grid， measures to improve the
lightning protection performance and assist effect for lightning protection of the lightning location system was
introduced，at last the focal point of the refined measure in distribution line’s lightning protection was recom—
m ended．
Key words：distribution line；lightning protection；trip rating
1 上海电网雷击跳闸特点
上海电网地处长江三角洲冲击平原地区，土
壤电阻率较低，500 kV，220 kV和110 kV线路历
年跳闸率较低，而配电线路的雷击跳闸率较高，特
别是位于城郊的10 kV线路。
10 kV配电网中杆塔的平均高度要比较高等
级输电线路的杆塔低，在城市中的线路受到建筑
物和树木的遮蔽，遭受直击雷的机会相对较少。
位于城郊地区的配电线路，由于架设在空旷
的地域，还是容易遭受到雷击。例如：浦东供电
公司现有10 kV绝缘导线长528．4 km，绝缘化
率为3O．87 ；绝缘导线线路有287条，已经安
装上电压保护器的线路有69条，仅占24 。大
部分线路设备均在郊区或城乡结合部，极易遭
受雷击。另外，因10 kV配电网电压等级低，其
绝缘等级也相对较低，加上线路之间的距离短，
遭受雷击后很容易跳闸。2010年上海电网线路
的雷击跳闸统计结果如表1所示。
表1 2010年上海电网线路雷击跳闸统计
500 kV
10 kV 35 kV 110 kV 220 kV 及以上
单位 重合 重合 重合 重合 重合
跳闸 不 跳闸 不 跳闸 不 跳闸 不 跳闸 不
成功 成功 成功 成功 成功
市区 17 1 O O O O O O O O
市北 157 20 11 0 0 0 0 0 0 0
市南 78 11 6 O 0 0 O 0 O O
浦东 101 9 l5 5 O O O O O O
奉贤 21 4 2 0 0 O 0 O O O
嘉定 402 48 13 1 O O O 0 O O
青浦 23O 21 9 0 O O 0 O O O
松江 175 28 7 O 0 0 0 0 O O
金山 171 12 8 O 0 0 O 0 0 0
崇明 231 39 11 3 l 1 1 O O O
长兴 27 4 4 O 1 O O O O O
超高压 O O 0 O O O 4 O O O
总计 1 6lO 197 86 9 2 1 5 0’ O 0
由表1统计结果可以看出，在配电网的雷害
事故中，1O kV线路跳闸为1 610次；35 kV线路
跳闸为86次，约占整个电力系统雷害事故的
80 。
顾承昱，等：上海电网线路防雷分析 471
随着配电网基础设施的日趋完备，污秽、线路
外破等原因导致线路跳闸的次数逐渐增加，雷害
已经成为影响10 kV配电网安全运行的主要原
因。在全社会对供电可靠性要求不断提7葛的情况
下，改善城郊地区lO kV配电网防雷性能的工作
势在必行，这也是上海电网线路防雷工作的重中
之重。
2 雷电对配电线路的影响分析
雷击对配电系统主要有三方面的影响，即雷
击跳闸次数较多；雷击跳闸重合不成功；绝缘导线
遭雷击断线。
2．1 雷击跳闸次数较多
决定线路雷击跳闸次数的主要因素是：线路走
廊内的落雷密度，线路的引雷宽度，线路防雷设计
和性能参数。通常，线路的防雷设计是符合技术经
济原则的，就是允许线路有一定的可接受的雷击跳
闸率。一般来说，雷击跳闸大部分都可以重合成
功，对系统的影响较小。因此，对于雷击跳闸次数
多的问题需要从局部和全局两个方面考虑。
对于局部地区线路在一次雷电活动中(或一
年中)跳闸率增高，需要分析其原因是线路所处的
位置雷击活动较强，还是该地区的线路防雷性能
较差。如果确认线路防雷性能较差，就要采取针
对性的措施。对于上海地区整体来说，线路跳闸
次数增多后，其中重合不成功次数也会有一定比
例的增加。随着客户对供电可靠性要求的提高和
近年雷电活动的增强，有必要采取加强线路的防
雷性能等措施来提高供电可靠性。
2．2 雷击跳闸重合不成功
雷击跳闸重合不成功会造成线路较长时间的
停电，对系统造成重大的影响，其主要原因是雷击
致使设备故障和短时间多次雷击。由于雷电的能
量巨大，雷击线路时会引起配电线路上杆变、避雷
器和绝缘子等设备的损坏，造成永久性故障，导致
雷击跳闸后重合闸不成功。尤其在雷电活动特别
频繁的季节，线路雷击跳闸后会紧接着遭受第二
次雷击，同样会造成重合闸不成功。
2．3 绝缘导线遭雷击断线
由于绝缘导线在防外破、解决树线矛盾等方
面的性能，致使上海电网10 kV 系统中绝缘导
线占了很大比例，同时也大大增加了雷击绝缘
导线时断线的概率，并且会发生雷击断线后导
线缩进绝缘介质内没有接地信号的情况，很有
可能导致人身伤害，是电力系统的一个重大安
全隐患。
3 提高配电线路防雷水平分析
3．1 现行防雷措施的标准和要求
在DL／T 620—1997交流电气装置的过电压
保护和绝缘配合标准中和10 kV线路防雷相关
标准中明确了35 kV及以下线路，一般不沿全线
架设避雷线。除少雷区外，3 kV一10 kV钢筋混
凝土杆配电线路，宜采用瓷或其他绝缘材料的横
担；如果用铁横担，对供电可靠性要求高的线路宜
采用高一电压等级的绝缘子，并应尽量以较短的
时间切除故障，以减少雷击跳闸和断线事故。对
于雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆
塔和线段，应改善接地装置、架设避雷线、适当加
强绝缘或者架设耦合地线。
分析上述标准的要求，对于10 kV 线路，除
了没有要求架设避雷器以外，对防雷的要求还是
较高的，这包括加强线路绝缘和减少故障切除时
间等措施。从中可以看出上述标准的主导思想形
成较早，当时的杆塔绝缘杆(木杆)占了很大的比
例，随着近几年的电网快速发展，新线路大多数采
用钢筋混凝土杆塔和钢杆，线路的绝缘水平降低
很多。
早期标准制定时，10 kV线路的可靠性要求
远远没有现在高，是以节约投资为主要目的。因
此，根据目前的电网建设和需要，适当提高10 kV
线路的防雷水平是很有必要的。
3．2 上海电网开展配电线路防雷分析
国外在配电网的防雷保护方面进行了大量的
研究。例如：日本在6．6 kV一2O kV线路上，主
要采取避雷线与避雷器并用、加强绝缘、设置级差
绝缘、改进接地等防护措施，线路的雷害停电事故
比改进前取得了明显的效果。
上海地区原来的35 kV线路也是严格按照
相关技术标准架设，只在变电站附件的进线段安
装避雷线，由于发生雷击故障较多，就陆续在全线
加装了避雷线。采取此项措施后，35 kV线路的
雷击跳闸率明显下降，跳闸后基本重合成功。这
对10 kV 的防雷具有很好的参考意义。
另外，在上海部分空旷地区的10 kV雷击严
重线路，也已经安装避雷线进行研究和探索。例
472 顾承昱，等：上海电网线路防雷分析
如：靠近虬江码头的虬18线路，长2．72 km，其周
边没有高大的建筑，但在2001-2003年期间，虬
18线路连续发生多起雷击故障，经过2003年8
月12加装避雷线后，没有再发生雷击跳闸的
故障。
借鉴国内外同行的防雷先进经验，结合上海
电网的运行特点，在防雷方面做了大量工作和
探索。
1)部分郊区线路增设避雷线 对未安装避
雷线的1O kV线路增设避雷线，用以提高对导线
的屏蔽耦合作用，以及加强对雷电流的分流，降低
塔顶电位，提高线路的耐雷水平。
2)提高线路的绝缘水平 采用高一绝缘等
级的绝缘子，提高雷电流冲击耐受电压；金具采用
剥绝缘层安装的耐张线夹，提高防雷水平和防止
绝缘导线遭雷击断线。
3)全线安装防雷击断线装置和防雷金具
对早期绝缘导线线路进行改造，全线安装防雷击
断线装置和防雷金具，并安装雷击显示装置，提高
线路耐雷水平，加快故障点寻找速度，减少运行巡
视工作量。
4)利用雷电定位系统结合生产管理系统辅
助防雷工作上海市电力公司的上海电网雷电定
位系统目前是一个准实时的雷电观测系统，可以借
助雷电定位系统清晰地了解某一时段的雷电分布
情况。例如：2010年8月26日，嘉定地区和青浦地
区的雷击跳闸特别严重，这和往年的金山地区和奉
贤地区等靠近海边地区雷击严重的情况大不相同。
通过雷电定位系统的查询，嘉定地区和青浦地区在
这一时段落雷明显强于海边的金山地区和奉贤地
区，如图1和表1所示。
图1 2010年8月26日上海地区落雷分布
表1 2010年8月26日0：0O一23：00时段上海
地区落雷数统计
时间 正主放电／个 负主放电／个 合计／个
0：O0 l 1
1：O0 6 6
2：O0 3 3
3：O0 5 5
4：00
5：O0 1 1
6：O0 1 l
7：O0
8：O0
9：O0
10：O0
11：O0 2 2
12：O0 13 13
13：O0 25 874 899
14：O0 61 2 656 2 717
15：O0 85 1 583 1 668
16：O0 43 1 944 1 987
17：O0 104 4 682 4 786
18：O0 194 5 616 5 810
19：O0 l38 2 800 2 938
20：O0 1O6 7O5 811
21：O0 37 645 682
22：O0 1 6 1O3 119
23：O0 4 1O1 ’ 1O5
合计 813 21 741 22 554
图2是2010年8月份的落雷密度统计分析，
可以明显地看出北部的嘉定地区(落雷密度为
14．107)以及青浦地区(落雷密度为5．791)的雷
电，较南部海边几个地区的雷电活动较强。
图2 2010年8月上海各区落雷密度统计分析
雷电定位系统除了可以比较宏观的、全面的
帮助分析落雷情况外，更重要的是可以结合上海
顾承昱，等：上海电网线路防雷分析 473
电网的生产管理系统(PMS)的详实线路信息，进
行线路跳闸的雷击分析，对较长的配电线路雷击
故障的排查提供帮助。例如：通过对松江地区
1O kV线路8起雷击断线故障查询，发现其中6
起的定位精度在200 m左右，如图3所 示。2010
年7月4日一次雷电活动引起某条线路跳闸，借
助雷电定位系统可以清晰的判断落雷点：在线路的
东侧(8—12号杆)，实际雷击断线为8～ 10号间
断线。这样，对于较长的配电线路，雷电定位系统
可以清晰地判断雷击故障点所在线路的区段，协
助故障点的查询，缩短雷雨天气下故障排查时间，
力争提前恢复送电。
3 配电线路跳l嗣宙击相关性查询
3 提高配电线路防雷水平建议
配电线路防雷精细化是今后工作的方向，上
海市郊的配电线路由于数量多、分布广和绝缘水
平低等诸多原因，很容易受到雷害的影响。上海
电网对配电防雷的工作非常重视，通过积极探索，
取得了一定的成绩，但在防雷精细化工作方面还
应继续加强和给力。为此，提出以下建议：
1)加强雷电数据检测和雷害风险量化评估
工作 雷电定位系统在历年的防雷工作中发挥了
巨大作用，需要收集好雷电信息和电网跳闸情况，
研究科学量化评估雷害风险的方法，使上海市电
力公司建立起基于雷电数据检测、雷害风险量化
评估的线路防雷设计、建设与改造标准体系，用以
降低线路跳闸率，进一步提高设备可靠性。
2)加强线路差异化防雷工作 上海电网涵
盖多个市郊的地域，线路杆塔的类型，绝缘化率和
目前使用的防雷装置都有所不同，因此要针对各
种不同的线路进行防雷改造，采取有针对性的技
术措施。
3)加快防雷试点工作及评估防雷效果 针
对目前提出的1O kV线路上的防雷措施试点工
作，在安装试点后需要同密切关注其雷季的运行
情况，考虑结合先进的国内外技术安装雷电照相、
雷击计数器等就地观测装置，深入进行防雷效果
评估，以便为今后的推广应用打下坚实的基础。
4)提高配电网防雷改造资金的利用效率
在配电网线路防雷中，线路的绝缘水平与跳闸率
有着密切的相关性，为了提高线路的耐雷水平，需
要投入大量资金。而配电线路覆盖范围广、数量
多，为此，在有限的防雷改造资金的条件下，防雷
改造的使用必须突出重点，有必要对各种防雷措
施进行试点比对，选择投入相对较少，防雷效果明
显(性价比高)的措施，选择重点线路先行安排防
雷改造。
收稿日期：2011—08—18
作者简介：顾承昱(1971一)，男，高级工程师，硕士研究生，
从事配电网线路防雷接地研究工作。
(编辑：杜建军)
上海首座电动汽车智能充换放储一体化电站奠基
据《上海市电力公司网站))2011年儿月4日报道：上海嘉定安亭集中充换放储一体化电站奠基。
这是上海市电力公司承担的国家863计划“先进能源技术领域智能电网关键技术研发(一期)”项目中，电动汽车智能充
放储一体化电站系统及工程示范课题的配套工程，也是上海首座集乘用车、商用车充换放储电于一体的电站。
该电站位于上海电动汽车国际示范区嘉定安亭镇，占地2 513．1 m。，设计负荷容量1 900 kVA。站内设5 kW 充电
桩19台、35 kW 快速充电机2台及乘用车电池快换系统、商用车电池快换系统各1套。这些装置可同时为19辆乘用车
提供慢速常规充电，为2辆乘用车快速充电，同时可为4O辆乘用车和12辆商用车提供电池更换服务
2011年6月17日，上海市电力公司与嘉定区政府签订合作协议，共同推进电动汽车智能充换电服务网络建设。据
介绍，集中充换放储一体化电站建成后，将用以电动汽车电池充放电、电池更换与电池储能梯级利用功能整合的研究，探
索电池充放电信息化系统和运营管理模式，同时为一体化电站系统建设积累经验。

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