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广东输电线路防雷运行分析

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上一篇：浅谈电力输电线路运行技术

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第22卷第5期
2009年5月
广东电力
GUANGDONG ELECTRIC pOWER
VOL 22 No．5
Mav 2009
文章编号：1007—290X(2009)05—0019—04
广东输电线路防 雷田人运 1行 J 分析
周华敏 ，彭向阳
(1．广东电网公司，广州510600；2．广东电网公司电力科学研究院，广州510600)
摘要：统计分析2001-2007年广东地区地面落雷密度、雷电流幅值概率分布等雷电参数，线路雷击导致变电设
备受损、线路雷击跳闸比例、雷击跳闸率等防雷运行参数，指出广东电网雷击跳闸率偏高的原因、存在的问题
及今后防雷工作的重点，建议加强输电线路的综合防雷改造，适当提高广东线路的防雷设计标准。
关键词：雷电强度；架空线路；雷击跳闸率；运行分析
中图分类号：TM726．3 文献标志码：B
Operating Analysis of Lightning Protection for Power Transmission
Lines in Guangdong
ZHOU Hua—min’，PENG Xiang-yanga
(1．Guangdong Power Grid Corp．，Guangzhou 510600，China；2．Electric Power Research Inst．of Guangdong Power Grid
Corp．，Guangzhou 5 1 0600，China)
Abstract：Based on the parameter statistics of lightning density and probability distribution of lightning current，substation
facilities damaged by lightning strikes on transmission lines，lightning-stroke trip-out rate and trip-out proportion of line in
Guangdong，China from 2001to 2007，the paper indicates the causation of high lightning—stroke trip-out rate，problems in
existence and emphases in future lightning-protection work of Guangdong power grid，proposing to strengthen integrated
reconstruction of lightning prevention and enhance the design standard of lightning prevention for power transmission lines
in Guangdong befittingly．
Key words：lightning intensity；overhead transmission line；lightning—stroke trip-out rate；operating analysis
广东省面临南部沿海，海洋性气候特征明显，
强对流天气频繁发生，且靠近赤道，纬度较低，雷
电活动强烈。每年，雷电加强降水及台风天气严重
威胁广东电网的安全运行，雷击故障在造成线路或
变电设备损坏的同时，也可能引起严重的电网事
故，本文对广东省雷电强度特点及输电线路防雷运
行情况进行分析。
1 广东省雷电强度特点
1．1 地面落雷密度
表1为2001-2007年广东省雷电强度统计，
从表1可知，2001-2007年平均地面落雷密度为
5．05次／(a·km2)，高出全国平均水平81．7％。
收稿日期：2008—11-10
2007年的落雷密度最大，达9．39次／(a·km2)，
2005年和2001年分别次之，其余年份稍小。
近年来，广东地区雷电活动强度略呈上升趋
势，特别是2007年，雷电强度达近10年最强。
2001-2007年负极性雷电平均比例为96％。
表1 广东省2001—2007年落雷密度统计
广东电力 第22卷
1．2 雷电流幅值概率分布
2O03— 2007年出现较大雷电流(如20～50
kA)的概率明显高于2001-2002年，但大于60
kA的概率基本相同，雷电强度略呈上升趋势。其
中，2002年出现较大雷电流的概率最小，2006年
出现较大雷电流的概率最大。2007年落雷密度最
大，出现较大雷电流的概率也较大，仅次于2006
年。雷电流幅值概率分布如图1所示。
lOO
80
＼
釜60
4O
20
针对因雷击造成热备用开关损坏、多重雷击造
成线路开关重合闸期间损坏、母线避雷器无法有效
保护处于开断状态的线路开关断El绝缘等问题，建
议在110 kV和220 kV敞开式变电站架空出线侧
加装避雷器保护 。
雷电流／kA
图1广东省雷电流幅值概率分布 3 输电线路防雷运行分析
广东省2001-2007年平均雷电流幅值为20～
30 kA的概率高于过电压规程l1]的概率分布，而雷
电流幅值为40~150 kA的概率低于规程的概率分
布。2006年，20～50 kA的雷电流幅值概率均高
于规程，60~150 kA的雷电流幅值概率与规程基
本接近。
统计表明，广东地区输电线路雷电绕击跳闸率
处于较高水平，这与广东省较大雷电流幅值平均概
率低于规程概率分布曲线，即出现较大雷电流概率
较小的情况相一致。
2 线路雷击造成变电设备受损统计
雷击对架空线路设备的损失一般不大，大多为
瞬间故障。2001-2007年，广东地区没有因雷击
造成线路倒塔、掉线(掉串)等恶性设备事故。但近
两年，因线路雷击造成变电设备(如开关、电流互
感器、变压器等)损坏的情况呈明显上升趋势(如图
2所示)，2006年和2007年分别发生侵入波故障
7～8次。变电设备损坏以线路开关损坏最多，主
要是雷击造成开关断口内外绝缘放电击穿损坏，如
2006年和2007年各有3台220 kV、2台110 kV
开关设备受损。
3．1 雷击跳闸比例
2001-2007年，随着输电线路规模增大，雷
击跳闸次数逐年增多，特别是2006年和2007年雷
击跳闸次数增长较快，500 kV、220 kV和110 kV
线路平均每年跳闸18次、79次、254次。
按跳闸原因分类，线路雷击跳闸比例最大，
500 kV、220 kV和110 kV线路占平均每年雷击
跳闸比例分别为61．3％、47．4％、68．9％，7年来
雷击跳闸占总跳闸的比例约为61％，见表2。
线路电
压等级
500 kV
220 kV
110 kV
3．2 线路雷击跳闸率
未折算到40雷电日前，线路绝对雷击跳闸率
与落雷密度相关，如2007年落雷密度最高时，相
应地，220 kV和110 kV线路雷击跳闸率最高，
耋占闸墨苎
第5期 周华敏等：广东输电线路防雷运行分析 21
500 kV线路雷击跳闸率次高。由于雷电的分散性
和差异性，上述相关性也并不十分典型，如雷电强
度相近的年份，雷击跳闸率差别较大。2003-2007
年，绝对雷击跳闸率总体呈增长趋势，其中110
kV线路雷击跳闸率明显增长。线路雷击跳闸率变
化趋势分别如图3、图4所示。
图3 线路雷击跳闸率变化趋势(未折算到40雷电Et)
1
O
0
衄 年份
图4 线路雷击跳闸率变化趋势(折算到40雷电日)
折算到40雷电日后，500 kV、220 kV和110
kV线路年均雷击跳闸率分别为0．326次／(100 km
·a·40雷电日)、0．448次／(100 km·a·40雷电日)、
0．917次／(100 km·a·40雷电日)，均分别高于国
家电网公司0．140次／(100 km ·a·40雷电日)、
0．315次／(100 km·a·40雷电日)、0．525次／(100
km·a·40雷电日)的运行指标，广东电网线路雷击
跳闸率在全国仍处于较高水平；折算到40雷电日
后，2001-2007年广东省500 kV和220 kV线路
雷击跳闸率总体呈下降趋势，110 kV线路雷击跳
闸率变化幅度较大，规律不明显，相关数据统计见
表3。
3．3 广东省雷击跳闸率偏高的原因
a)广东电网历年线路雷击跳闸率总体较高的
表3 线路雷击跳闸率统计(折算到4O雷电日)
不同电压等级线路跳闸率／[次·(1OO km·a·40雷电日) ]
年份— —
500 kV 200 kV 110 kV
原因主要是广东地处东南沿海、海洋气候特征明
显，靠近赤道、纬度较低，雷电活动强烈，属多雷
区、强雷区，雷电活动强度无论按雷电日还是落雷
密度统计均大大高出全国平均水平。
b)2003-2007年，广东电网线路绝对雷击跳
闸率较高，呈增长趋势，特别是110 kV线路绝对
雷击跳闸率呈明显增长趋势，主要原因是2003年
以来广东雷电强度呈上升趋势，特别是2007年地
面落雷密度达最高。
c)折算到40雷电日后，500 kV和220 kV线
路雷击跳闸率总体下降，表明2003年以来，500
kV和220 kV运行线路大力开展防雷改造和防污
调爬成效显著，线路雷电绝缘水平显著提高。新线
路设计方面，500 kV线路均由国内甲级设计单位
设计，近年线路多为双回设计，采取平衡高绝缘配
置，整体绝缘水平较高。
d)1 10 kV线路雷击跳闸率变化幅度较大，主
要是历年统计范围存在变化。近年部分代管、接管
线路相对老旧、绝缘配置不高；另外，110 kV线
路调爬采用较多复合绝缘子，干弧距离受均压环影
响有所减少，且110 kV线路防雷改造和调爬力度
也不如500 kV和220 kV线路。
3．4 线路防雷存在的问题
a)广东省近年气候环境恶劣，大气活动变化
无常，如2004年和2005年冬春连续两年发生线路
大面积污闪，2006年多次超强台风，2007年强雷
暴过程造成大量线路连续跳闸和输、变电设备损
坏；各种因素中，属雷电强度大对输电线路的影响
最大，线路雷击跳闸的比例也最高。
b)雷电活动存在随机性和分散性，加之近年
雷电强度略呈上升趋势，使防雷难度加大，仅改善
个别线路耐雷性能，不能在短期显著降低整体线路
雷击跳闸率。
nl_(_皿 衄。 互00_【一． ＼褂屋誊怕帜 [I_一缸 嘧。 ．S一8 v u＼讲星罨伯
广东电力 第22卷
c)广东地区线路绝缘配置水平与其它国家还
有差距，发达国家在满足最大风偏、间隙和爬距情
况下，还考虑免维护裕度。国家电网公司典型设计
规范也大幅提高绝缘配置标准，如一般地区500
kV、220 kV和110 kV单回线路分别比现行规程
增加3、2、2片绝缘子，塔头尺寸也相应增加。而
广东电网原来线路绝缘和塔头尺寸都是按满足最小
风偏、间隙、爬距以及最省塔材要求设计，在原塔
头上开展防雷改造(如增强绝缘)和防污调爬，导致
空气间隙裕度进一步减小，可能导致绝缘子放电跳
闸率降低而塔头间隙放电跳闸率增加的情况。
3．5 防雷工作重点及建议
a)加强线路的绝缘设计，把好新建线路绝缘
配置关，按广东电网悬式绝缘子选型要求进行不同
材质、不同形状的外绝缘配置，适当提高新建架空
线路防雷设计标准；采用较大电弧距离合成绝缘
子，增加玻璃绝缘子片数，将瓷绝缘子更换为玻璃
或合成绝缘子等；对于位于山顶或突出暴露地形易
击杆塔，建议使用玻璃绝缘子，加强线路绝缘可按
提高10％～20％考虑，同时也应提高塔头尺寸和空
气间隙裕度，防止塔头间隙放电概率增大。
b)加强雷电定位系统的运行维护，确保雷雨
季的运行可靠性。运行部门应注重提高雷电定位系
统的利用率和应用水平，及时更新新建、改建线路
坐标，充分利用雷电定位数据进行防雷技术分析。
c)结合广东电网公司生产管理信息系统
(management information system，MIS)建设工
作，规范线路雷击跳闸数据的记录格式，加强雷击
跳闸信息的统计分析，积累运行经验，为开展线路
综合防雷改造提供依据。
d)加强雷击跳闸故障点巡查，及时找到故障
点和雷击受损绝缘子等设备，结合综合停电进行更
换或处理，及时消除线路缺陷和安全隐患。
e)开展综合防雷工作，注重落实线路接地降
阻及检测等基础措施，根据线路运行条件和运行经
验选择有效的改造方式，对非常规新型防雷设施可
适当试点运行、积累经验。
f)加强线路继电保护和重合闸管理。线路防
雷在一次方面存在局限性，由于雷电强度的概率分
布特性、防雷设计和改造的技术经济限制，线路雷
击跳闸率只能降低到一个可接受水平，不可能降低
到更低水平。因此在采取措施降低雷击跳闸率同
时，更应加强继电保护和重合闸管理，避免继电保
护故障和不必要的重合闸退出，在雷击故障发生后
及时切除故障和恢复送电，防止瞬时雷击故障扩大
或造成线路永久停电。其次，应继续加强电网规划
和建设，完善网架结构，提高供电可靠性。
4 结束语
广东省雷电活动强烈，地面落雷密度较大、高
出全国平均水平80％ 以上。近年来，雷电强度略
呈上升趋势，导致线路雷击跳闸率长期居高不下，
线路开关设备受损严重。近年广东电网开展的防雷
改造、技术升级效果明显，500 kV、220 kV线路
雷击跳闸率总体呈下降趋势，应继续加强线路综合
防雷工作，适当提高线路防雷设计标准。
参考文献：
[1]DL／T 62(卜一1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[s]．
DL／T 620—1997． Overvoltage Protection and Insulation
Coordination for AC Electrical Installations[S]．
[2]彭向阳，郑晓光，钟定珠．加强广东电网i10 kV及220 kV敞
开式变电站雷电侵入波保护分析I-J]．广东电力，2008，21
(7)：18—21．
PENG Xiang-yang，ZHENG Xiao-guang，ZHONG Ding-zhu．
Research on Strengthening Protection from Lightning
Intruding W aves for 1 10 kV and 220 kV Open-air Substations
in Guangdong_J] Guangdong Electric Power，2008，21(7)：
1R一，1
作者简介：周华敏(1965一)，男，江西都昌人。高级工程师，工
学学士，从事输电线路、电网运行技术管理工作。

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