７０ 广西电力 ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ２ｆ）１３年第３６卷第３期 Ｖｏ１．３６ ＮＯ ３ ５００ ｋＶ紧凑型输电线路绕击耐雷性能评估与分析 Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ Ｆａｉｌｕｒｅ ｆｏｒ ５００ ｋＶ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ 董 军 ，王浩东 ，冉学彬 ，郑扬亮 ，杨 庆。 ＤＯＮＧ Ｊｕｎ ，ＷＡＮＧ Ｈａｏ－ｄｏｎｇ ，ＲＡＮ Ｘｕｅ－ｂｉｎ ，ＺＨＥＮＧ Ｙａｎｇ—ｌｉａｎｇ２，ＹＡＮＧ Ｑｉｎｇ３ （１．中国南方电网超高压输电公司天生桥局，贵州兴义５６２４００；２．中国南方电网超高压输电公司，广东４０００４５） 广州５１００８０； ３．重庆大学，重庆（１．Ｔｉａｎｓｈｅｎｇｑｉａｏ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ ＥＨＶ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｉｎａ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉｎｇｙｉ ５６２４００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｔｉａｎｓｈｅｎｇｑｉａｏ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ ＥＨＶ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｉｎａ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ００８０， Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４５，Ｃｈｉｎａ） 摘要：在考虑紧凑型线路杆塔结构、架空线弧垂和线路走廊地形地貌对输电线路绕击耐雷性能影响的基础上，通过仿真计 算得到５００ ｋＶ罗百Ⅱ线紧凑型输电线路事故段线路绕击率沿线路走向的变化情况。结合输电线路走廊微地形特点，对事故原因 进行分析，并提出建议改造措施。对各种典型地形下５００ ｋＶ紧凑型输电线路绕击耐雷性能进行比较，分析不同地形下输电线路 绕击耐雷性能存在差异的原因。计算分析了避雷线保护角、杆塔呼高和地面倾角对５００ ｋＶ紧凑型输电线路绕击防雷性能的影响． ．关键词：紧凑型输电线路；耐雷性能；绕击；计算分析 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｗｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏｍｐａｃｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ，ｔｈｅ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｌｉｎｅ ｓａｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｌｉｎｅ ｃｏｒｒｉｄｏｒ ｏｎ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ，ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｒａｔｉｏｓ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ５００ ｋＶ Ｌｕｏｂａｉ ＩＩ ｃｏｍｐａｃｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｒｅａｓｏｎ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｎｅ ｃｏｒｒｉｄｏｒ，ａｎｄ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ５００ ｋＶ ｃｏｍｐａｃｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｕｎｄｅｒ ｅｖｅｒｙ ｔｙｐｉｃａｌ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ，ａｎｄ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｅｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｓｈｉｅｌｄ ｌｉｎｅ，ｔｈｅ ｔｏｗｅｒ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｏｂｌｉｑｕｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｆｏｒ ５００ ｋＶ ｃｏｍｐａｃｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ａｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐａｃｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ，ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ 中图分类号：ＴＭ７５５文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１－８３８０（２０１３）０３—００７０—０４ 紧凑型输电线路由于具有占用输电走廊少、电 磁环境友好等优点而被推广使用ｌ１１。紧凑型输电线路 绕击成为架空输电线路雷击故障的主要类型。目前 研究人员对输电线路雷电绕击提出了包括经验公 式、电气几何模型、先导发展模型等一系列分析计算 方法。无论采用哪种分析方法，传统输电线路防雷评 全线架设双地线，采用负保护角，其防雷性能较常规 线路优势明显。南方电网输电线路走廊由于地形复 杂、雷电活动较频繁、年雷暴日高，近年来发生多起 ５００ ｋＶ紧凑型线路雷击跳闸事故。针对此情况，为 降低线路雷击跳闸率，有必要对５００ ｋＶ紧凑型线路 的绕击耐雷性能做进一步评估和分析。 估通常将整条线路的地形按照山地或者平原进行分 析。运行经验表明，对于处于地势起伏较大地区的输 电线路，如果整条线路只按照平原或者山地一种地 形来分析雷电绕击问题，结果会产生较大误差。根据 输电线路运行统计结果，有些输电线路尽管全线处 １ 输电线路防雷评估方法研究现状 运行经验表明，随着输电线路电压等级的提高， 收稿日期：２０１３－０２—２０ 于山区，且落雷密度相差不大，但遭受绕击杆塔的局 ２０１３年６月 Ｖｏ１．３６ Ｎ０．３ 广西电力 ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＩＪＥＣＴＲＩＣ Ｐ０ＷＥＲ ７１ 部地形却有一定的规律性，可见杆塔的局部地形对其 遭受雷电绕击的概率影响很大。因此有必要详细分 析局部地形对山区线路绕击跳闸率的影响。 ２ ５００ ｋＶ紧凑型输电线路绕击耐雷性能评 估与分析 ２．１ 各种典型地形下５００ ｋＶ紧凑型输电线路绕击 耐雷性能比较 山区地形主要由山峰、山脊和山谷３种基本地 形组成。山区线路沿线的地形情况可以分为如下几 类：山坡线路（包括沿山脊外坡水平走线和沿山峰外 坡水平走线）、山顶线路（包括位于山峰顶部和位于 山脊顶部）、爬坡线路（包括沿山坡上下方向和垂直 山脊方向）以及跨谷线路（包括经过山谷和跨越山 谷）。经过谷底、爬坡和爬脊的线路，由于线路走向基 本与山坡平行，沿档距方向导地线与地面的相对位 置基本相同，遭受雷击的概率很小。经过分析可以归 纳出以下３种微地形的线路更易遭受雷击：斜坡外 侧线路、跨谷线路和山脊顶部线路，如图ｌ所示脚。 （ａ）山脊山坡外侧线路（ｂ）山脊顶部线路 （ｃ）跨越山谷线路 图１ ３种易遭雷击跳闸的山区地形线路 分别计算在平原和上述３种微地形下５００ ｋＶ 紧凑型线路的绕击率，见表１。 表１ 不同线路走廊地形下５００ ｋＶ紧凑型线路的绕击率 次・（１Ｏ０ ｋｍ・ａ）－１ 由表１数据可知，平原地区线路绕击率最小，沿 山顶和沿坡地形的输电线路绕击率较大。沿坡的输 电线路的两个边相分别位于山坡的上边坡侧和下边 坡侧，上边坡侧的边相导线比较靠近山体，山体屏蔽 作用大，绕击率较小；而下边坡侧的边相导线暴露角 度较大，山体的屏蔽作用差，绕击率较大。沿山顶的 输电线路，由于在最高处，对雷电的吸引能力很强， 两侧接下边坡，山体对沿山顶线路的屏蔽作用更差， 输电线路暴露角度很大。由于只计算了一侧边相导 线的绕击率，故表１中沿坡和沿山顶的输电线路绕 击率计算结果相同。４种地形中，跨山谷架设的输电 线路的绕击率最大，这是因为跨山谷输电线路档距 大，中间导线离地高度较高，地面对导线的屏蔽作用 较差，弧垂的影响导致避雷线保护角增大，避雷线对 导线的屏蔽作用较差，故绕击率较大。 ２．２ ５００ ｋＶ紧凑型输电线路绕击防雷性能影响因 素分析 ２＿２．１ 保护角变化的影响 保护角的大小反映了避雷线对导线屏蔽作用的 大小。在其它参数不变的情况下，通过改变２条避雷 线问的水平距离来调节避雷线保护角的大小，不同 保护角下５００ ｋＶ紧凑型线路的绕击率见表２。计算 时采用平原地区５００ ｋＶ紧凑型线路作为仿真计算 模型，档距为５００ ｍ。 表２保护角对紧凑型线路绕击率的影响 保 角／。 一２７．６２—２２．６２—１７．６２—１２．６２—７．６２ 【次．麓恚 ．ａ）＿１］０．０１７ ２ ｏ—ｏｚ１ ０．０２７ ２ ０．０３４０。 ｓ 一 ． 营。 一．蛞Ｉ／斟电嚣 Ｏ ０ ０ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ ０ 保护角变化对绕击率的影响如图２所示。５ Ｏ ５ ∞∞ Ｏ ５ ０ ５ 叭叭 ∞ Ｏ ５ Ｏ， 图２保护角变化对绕击率的影响 从表２和图２中可以看出，５００ ｋＶ紧凑型线路 的绕击率随着保护角的增大而增大，这是因为保护 角增大后，避雷线对导线的屏蔽作用减弱，暴露弧的 长度增加导致绕击率增大。 ２＿２．２杆塔呼高的影响 当架空线两端杆塔呼高变化时，档距内架空线 弧垂不变，但架空线任意点对地高度会发生变化，进 而影响输电线路绕击率的计算结果。其它参数保持 不变，采用平原地区５００ ｋＶ紧凑型线路作为仿真计 算模型，绕击率随杆塔呼高变化的计算结果见表３。 表３呼高变化对绕击率的影响 杆塔呼高／ｍ ３５ ４５ ５５ ６５ ７５ 意 ．ａ）＿１］０．０２１ ７ ０．０２８ ５ ０．０３１ ５ ０，０３８６… ７２ 广西电力 ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｐ０ＷＥＲ ２０１３年６月 Ｖｏｌ３６ ＮＯ．３ 杆塔呼高变化对绕击率的影响如图３所示。 签０ ０ 伯０ 螺０ 图３呼高变化对绕击率的影响 由表３和图３可以看出，绕击率随着杆塔呼高 的增大而增大。这是因为杆塔呼高增大后，虽然导线 和避雷线的弧垂不变，但导线和避雷线的对地高度 会随之增大，大地对导线的屏蔽作用减小，绕击率随 之增大。 ２．２．３地面倾角的影响 根据输电线路的运行经验，地面倾角对输电线 路的雷电绕击性能有较大影响。其它参数保持不变， 采用平原地区５００ ｋＶ紧凑型线路作为仿真计算模 型，各种地面倾角下５００ ｋＶ紧凑型线路绕击率的计 算结果见表４。 表４地面倾角对绕击率的影响 地面倾角／。 ｏ ５ ｌＯ １５ ２０ ２５ 意 ． ０．０２１ ７ ０．０２２ ８ ０．０２３ ８ ０．０２４ ７ ０．０２５ ４ ０．０２６ １ 地面倾角变化对绕击率计算结果的影响如图４ 所示。 图４地面倾角变化对绕击率的影响 由表４和图４可以看出，绕击率随地面倾角的 增大而增大，这是因为地面倾角增大后，根据电气几 何模型计算所得的暴露弧长度变大，导致绕击率增 大。由于紧凑型线路本身保护角较小，线路绕击耐雷 性能得到了较大提高，故地面倾角变化对紧凑型线 路绕击率的影响较小。 ３ ５００ ｋＶ罗百¨线雷击跳闸事故分析 ３．１ ５００ ｋＶ罗百ｌｌ线雷击跳闸事故介绍 ５００ ｋＶ罗百Ⅱ线全线为紧凑型输电线路，２０１ １ 年８月９日，５００ ｋＶ罗百Ⅱ线Ｂ相发生故障跳闸， 故障段区域当时天气情况为雷暴雨天气，巡查发现 １２２号杆塔Ｂ相向大号侧左串合成绝缘子靠近均压 环的伞裙片上有闪络放电痕迹，绝缘子均压环上也 有明显的闪络放电痕迹，根据当时天气及雷电定位 系统数据分析，判定该线路故障为雷击故障。 ３．２ ５００ ｋＶ罗百¨线雷击跳闸仿真分析 选择５００ ｋＶ罗百Ⅱ线ｌ２１—１２２号杆塔作为事 故易发生段进行仿真计算分析。１２１号与１２２号杆 塔之间的档距为１ １２２ ｍ，沿线为跨山谷地形，谷深 约６００ ｍ。１２１—１２３号杆塔的型号均为ＣＺ７，杆塔均 位于山顶，线路走廊呈东西走向，故可视杆塔两侧山 体均为倾斜平面，地面倾角为０。，建立微地形计算 模型如图５所示，其中Ｈ 为山谷深度， 为线路档 距长度。 图５ ５００ ｋＶ罗百¨线事故段微地形模型 下面计算１２１号与１２２号杆塔之间线路的绕击 率。１２１号与１２２号杆塔之间档距为１ １２２ ｍ，从１２１ 号杆塔开始，沿线路走向每隔１０ １１１取１个截面进行 线路绕击跳闸率计算，根据输电线路边相和中相导 线绕击率的计算结果，得出１２１号与１２２号杆塔之 间绕击率与保护角、导线对地高度的变化规律，如图 ６所示。由图６（ａ）可知，从１２１号杆塔起，随着 １２１一ｌ２２号杆塔线路走向的水平距离不断增大，输 电线路绕击率先增大后减小。这是因为从１２１号杆 塔起，沿１２１一ｌ２２号杆塔线路走向的水平距离逐渐 增大时，导线和避雷线的对地高度也增大，大地对导 线的屏蔽作用减弱，保护角的增大导致避雷线对导 线的屏蔽作用减小，绕击率随之增大；在水平距离约 为４５０ ｍ时，导线和避雷线的对地高度达到最大值， 绕击率也达到最大值；之后，随着水平距离的继续增 大，导线和避雷线的对地高度开始减小，绕击率亦随 之减小。１２１—１２２号杆塔之间输电线路最大绕击跳 闸率是１２２号杆塔处的５Ｏ多倍。 ２０１３年６月 Ｖｏｌ３６ Ｎ０．３ 广西电力 ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ７３ 一．．一 ｇ 。Ｉ】．蛞Ｉ／褂蟾嚣 ０ Ｏ ８ ７ ０ ０ ６ ５ ０ ０ ４ ３ Ｏ Ｏ ２ Ｏ ４结语 １）平原地区输电线路绕击率最小，沿山顶和沿 坡地形下输电线路较易发生绕击事故，跨山谷架设 的输电线路绕击率最大。 ２）５００ ｋＶ紧凑型线路的绕击率随着保护角、杆 塔呼高及地面倾角的增大而增大，其中受保护角和 杆塔呼高影响较大，受地面倾角的影响较小。 ３）针对５００ ｋＶ罗百Ⅱ线绕击跳闸事故，通过仿 真计算可得：ｌ ２ ｌ一１ ２２号杆塔间输电线路最大绕击跳 闸率是１２２号杆塔处的５０多倍。分析认为１２１—１２２ 号杆塔间输电线路绕击耐雷性能下降严重的原因是 避雷线和大地对导线的屏蔽作用同时下降较多。 ４）建议对５００ ｋＶ罗百Ⅱ线ｌ２ｌ一１２２号杆塔间 的输电线路采用以下改造措施：加强线路绝缘水平； 在线路两侧架设与线路走向平行的避雷线，以提高 线路防雷电绕击性能；安装线路避雷器。 参考文献 【１】马志坚，傅春蘅．５００ ｋＶ紧凑型输电线路技术应用研究 电力建设，２００５，２６（１０）：２６—２９． ［２】耿屹楠，曾嵘，李雨，余占清，何金良，李志钊．输电线路防 雷性能评估中的复杂地形地区模型叨．高电压技术，２０１０， （ｃ） ３６（０６）：１５０１—１５０５． 图６ １２１号与１２２号杆塔之间绕击率与保护角、导线 对地高度的变化规律 作者简介：董军（１９７７一），男，本科学历，助理工程师，从事高 压输电线路运行维护工作。 （上接第６６页） 较大电容时直流系统一点接地引起断路器误跳的技 术措施和组织措施是下一步研究的重点。 参考文献 【４Ｊ何郁，漆柏林．直流接地引起断路器跳闸的原因分析及对 策［Ｊ］．继电器，２００１，２９（１１）：５０－５１． 【５】徐林峰，徐玉凤，张曼诗．继电器线圈接地故障现象分析 【Ｊ］．电力系统保护与控制，２００８，３６（１７）：８４－８６． 作者简介：周卫（１９８４一），男，工学硕士，助理工程师，主要从 ［１】 国家电力调度通信中心．国家电网公司继电保护培训教 材【Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００９． ［２］吴剑鸣，严正．控制电缆的分布电容对继电保护的影响及 防范措施『Ｊ１．电力自动化设备，２００７，２７（１１）：１１５—１２１． 【３］ＤＬ／Ｔ５９６－－１９９６，电力设备预防性试验规程【ｓ】． 事电力系统继电保护研发和检测、继电保护技术检查与技术 监督工作。
