孔令雪】，费藤答2
（1.国网长春供电公司，长春130021； 2.国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春130021）
摘要：针对两起220kV同塔双回输电线路雷击跳闸故障，应用电磁暂态仿真软件进行仿真计算，分析了跳闸原因，线路1乙线为接地电阻偏大造成雷电绕击跳闸故障，线路2甲乙线为雷电流值过大造成雷电反击跳闸故障。分别对2条输电线路的防雷措施进行了仿真研究，在此基础上提出了降低接地电阻、提升绝缘子绝缘强度和加装线路避雷器等易击雷区在运同塔双回输电线路的差异化防雷改造建议。 关键词：输电线路；雷击跳闸；防雷
中图分类号:TM752.5文献标志码:B文章编号：1009-5306（2020）06-0050-04
Fault Analysis and Lightning Protection Measures of Two Lightning
Trip Faults of220kV Double-circuit Transmission Lines
KONG Lingxue1,FEI Tengda2
(1StateGridChangchunPowerSupplyCompany，Changchun，130021，China；
2.State Grid Jilin Electric Power Co.,Ltd.Electric Power Research Insttute,Changchun,130021,China)
Abstract：Aiming at two lightning trip faults of220kV double circut transmission lines on the same tower,the electromagnetic transient program is applied to simulate and calculate,and the reasons for the tripping are analyzed.Line1B is caused by lightning shieldingfailureduetoexcessivegroundingresistance，andline2AandBarecausedbylightningcountera t acktripfaultdueto excessivelightningcurrentvalue The lightning protection measures of the two transmission lines are simulated respectively On thatbasis，itputsforwardsuggestionsonthedi f erentiationlightningprotectionofthedouble-circuittransmissionlineinthunder-stormarea，suchasreducinggroundingresistance，improvinginsulatorinsulationstrengthandinsta l inglinearresters
Key words：transmission lines；lightning trip；lightning protection
电力作为国民经济的重要能源，供电的可靠性
关系到国家的政治、经济、文化和民生等方面。随着社会文明化程度的不断提高，对电网的安全运行
和电能质量要求日趋提高［1］。依据国内外多年对雷电活动的观测统计，高压输电线路跳闸事故中40%〜70%是由雷击引起的，日本的雷击故障跳闸率占到了50%［］。国家电网公司220kV线路由于雷击造成的跳闸故障占故障总数的近40%，成为影响输电线路安全稳定运行的最大因素3。
本文基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件，对两起220kV同塔双回输电线路雷击跳闸故障进行仿真计算（以下使用线路1和线路2代指）研究分析雷击跳闸原因和过程，提出改进意见，为今后同塔双回输电线路差异化防雷提供依据。1同塔双回线路雷电绕击故障分析
1.1故障基本情况
55cao20190619T16：41：00,220kV线路1乙线双套纵联保护动作，断路器跳闸，重合成功，故障相为A 相，故障测距在170号杆塔附近，故障区段为雷雨天气。通过现场勘察，在位于山顶的170号杆塔发现中线A相玻璃绝缘子有明显雷击闪络痕迹。2019年6月20日测量故障杆塔接地电阻结果为19.6 0，而2018年6月测量该杆塔接地电阻值为7.20。 根据雷电定位系统查询，故障时间点前后1 min内故障线路周边范围1km内有3处雷电活动记录，其中雷电流为一9.4kA，与故障时间重合，落
收稿日期：2020-07-26
作者简介：孔令雪（1980），女，工程师，从事计量装置管理工作。•50•
雷点距故障杆塔170号为39m，并结合保护测距和现场巡视情况，确定本次造成线路1乙线故障区段为170号，雷电流为一9.4kA。
1.2绕击仿真计算
故障区段基本情况：线路全长69.109km，故障杆塔号170，故障杆塔型号SZ2-24，地面倾角40°边相导线保护角21.4°接地电实测值19.6Q，导线型号LGJQ-400/50，地线型号GJ-50、光纤复合架空地线（OPGW），绝缘子型号U70BP/146D，绝缘子片数13片，绝缘子串长1898mm。根据雷电定位系统查询到的落雷记录，一9.4kA的雷电流和故障发生时刻较吻合，结合实际故障情况，基本排除雷电反击，建立绕击模型进行仿真计算。
在雷电过电压计算过程中,DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》推荐采用2.6/50M s标准雷电流进行模拟。在雷电模拟时，还要考虑雷电通道波阻抗的影响。通过观测和计算得出雷电通道波阻抗犣0在300〜3000Q：雷电流I <10kA时，犣。约为几千欧；在10〜30kA时，犣。为2100〜700Q；I在30〜100kA时，犣。为700〜300Q；I〉100kA时，犣。稳定在300Q左右⑷。本文雷电绕击电流为一9.4kA，雷电通道波阻抗犣。取3000Q。利用电气几何模型分析方法进行仿真计算，170号杆塔绕击耐雷水平为8.6kA，最大绕击雷电流为12.1kA。当一9.4kA的雷电流绕击170号杆
塔B相（中线）时，雷电流抬升该相导线电压，各相绝缘子两端电压差值曲线见图1。雷击瞬间乙线B相绝缘子两端电压明显升高，最终造成绝缘子沿面闪络，乙线B相雷击跳闸。
综合分析，本次故障为雷电绕击故障，就故障杆塔而言，接地电阻值偏大，可以考虑采用降阻措施来提高杆塔绕击耐雷水平。
2同塔双回线路雷电反击故障分析
2.1故障基本情况
20190830T15：30：00,220kV线路2甲乙线均分相差动保护动作，断路器跳闸，重合成功，甲、乙线故障相别均为A相（中相），故障区段为雷雨天气。通过现场勘察，在位于山顶的23号杆塔发现甲、乙线的中线A相玻璃绝缘子有明显雷击闪络痕迹并在导线处有明显雷击放电痕迹。2019年8月31日测量故障杆塔接地阻抗结果为3.0Q。根据雷电定位系统查询，故障时间点前后1min内，故障线路周
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图1-9.4kA雷电流绕击杆塔时各相电压幅值
边范围1km内有4处雷电活动记录，其中与故障时间吻合的落雷点距23号故障杆塔1.632km，雷电流为一192.1kA，结合保护测距和现场巡视情况，确定本次造成220kV线路2甲乙线故障区段为23号，雷电流为一192.1kA。
2.2反击仿真计算
故障区段基本情况：线路全长63.84km，故障杆塔号23，故障杆塔型号SZ2-21，接地电实测值3.0Q，
地面倾角30°边相导线保护角18.1°导线型号LGJQ-400/50，地线型号GJ-50，甲线绝缘子型号U70BP/1461，乙线绝缘子型号XP-70，绝缘子串长1898mm。根据雷电定位系统查询到的落雷记录，—1921kA的雷电流和故障发生时刻较吻合结合实际故障情况，基本排除雷电绕击，故建立反击模型进行仿真计算，且采用DL/T620—1997中推荐的2.6/50阴标准雷电流进行模拟，雷电通道波阻抗取300Q。
经计算，23号杆塔反击耐雷水平为91kA，当—192.1kA的雷电流反击23号杆塔时，各相绝缘子两端电压差值曲线见图2。雷击杆塔或地线瞬间，大幅抬升杆塔电压，导致甲、乙线A相绝缘子两端电压明显升高，最终造成绝缘子沿面闪络，甲、乙线A相雷击跳闸。
综合分析，本次故障为雷电反击故障，虽然杆塔接地电阻仅为3.0Q，但因雷电流幅值远高于杆塔反击耐雷水平，最终造成线路2甲乙线A相同时跳闸，可以考虑差异化防雷手段，提升同塔双回线路防
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图2-192.1kA雷电流反击杆塔时各相电压幅值
雷水平。
3同塔双回线路差异化防雷仿真
以“差异化防雷”的思想指导线路防雷，出线路中防雷性能薄弱的杆塔，对这些杆塔进行有针对性的防雷设计、改造，提高输电线路的防雷工程的技术性和经济性［4灯。
线路1乙线发生雷电绕击跳闸故障，主要原因为接地电阻值偏大，因此，可以考虑采用降阻措施来提高杆塔反击耐雷水平。当故障杆塔接地电阻值降至7Q时，170号杆塔绕击耐雷水平可提高至11.3 kA。模拟一94kA雷电流绕击170号杆塔A相（中线）时，各相电压幅值曲线见图3线路未发生跳闸故障。此外，采用安装线路避雷器方式，在线路1乙线170号杆塔安装一组线路避雷器。模拟一94 kA雷电流绕击170号杆塔A相（中线）时，各相电压幅值曲线见图4，线路未发生跳闸故障。
4同塔双回线路差异化防雷措施
对于易击雷区在运同塔双回线路的差异化防雷改造，建议从降低接地电阻、提升绝缘子绝缘强度和加装线路避雷器等几个方面着手。
a.当杆塔接地装置不符合规定电阻值时，针对周围的环境条件、土壤和地质条件，因地制宜，结合局部换土、电解离子接地系统、扩网、引外、利用自然・52・
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b.乙线
图3降低接地电阻时各相电压幅值
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图4设置不平衡绝缘时各相电压幅值
博物馆展柜制作
接地体、增加接地网埋深、垂直接地极等降阻方法的机理和特点，进行经济技术比较，选用合适的降阻措施，甚至组合降阻措施，以降低接地电阻。
b.220kV及以下同塔多回线路宜采用不平衡高绝缘措施降低线路的多回路同时跳闸率，较高绝缘水平的一回线路宜比另一回线路高出15%。
c优先选择雷害风险评估结果中风险等级最高或雷区等级最高的杆塔安装线路避雷器,20kV及以下同塔双回线路宜在一回线路三相绝缘子串旁安装
定时点火装置。
5结论
a.220kV线路1乙线跳闸故障为雷电绕击故障，可以考虑采用降阻或加装线路避雷器措施提高雷电绕击耐雷水平。
b.220kV线路2甲乙线跳闸故障为雷电反击故障，虽然杆塔接地电阻仅为3.00，但因雷电流幅值远高于杆塔反击耐雷水平，最终造成甲乙线同时跳闸，宜采用不平衡绝缘措施，降低该线路多回路同时跳闸率。
c.对于易击雷区在运同塔双回线路的差异化防雷改造，宜综合采取降低接地电阻、提升绝缘子绝缘强度和加装线路避雷器等措施提高架空输电线路耐雷水平，降低多回线路同时跳闸率。参考文献：
[1]施围，邱毓昌，张乔根•高电压工程基础:M].北京：机械工业出
版社,007.
：2]维列夏金，吴维韩•俄罗斯超高压和特高压输电线路防雷运行经验分析:J].高电压技术，1998,24（2）7679.
[3]胡毅.输电线路运行故障分析与防治:M].北京：中国电力出版
社，2007.
：4]国家电网公司运维检修部.输电线路六防工作手册防雷害:M].北京：中国电力出版社,015.
[5]陈家宏，吕军，钱之银，等.输电线路差异化防雷技术与策略
:J].高电压技术，2009,5（12）2891-2902.
：6]谷山强，陈家宏，陈维江，等.输电线路防雷性能时空差异化评估方法:J].高电压技术,009,5（2）294-298.
（编辑郝竹筠）
（上接第43页）6结束语
5经济性评价
雨水回收系统主要增加的设备材料及投资：雨水泵房至酸洗水池的玻璃钢输水管，内径1000mm，管长160m，约4.15X105元；水池内水位报警装置2X 104元；雨水泵出水管道电动蝶阀，内径1000mm的1套；内径600mm的3套，约1.65X105元。电厂年可利用雨水量49584m3，电厂海水淡化工业水水
质水价按6.1元/m3计算，即每年可节约3.02X105元海水淡化费用，约2年可以收回雨水回收系统投资成本，经济效益显著。
通过对大唐东营发电厂2X1000MW超超临界机组工程应用海绵城市理念，节约淡水资源，每年可节约3.02X105元海水淡化费用，约2年可以收回雨水回收系统投资成本，具有显著的经济和社会效益。本工程利用海绵城市理念对全厂雨水进行收集、储存和处理后再利用，实现雨水径流控制指标和解决初期雨水污染问题。如何运用海绵城市理念需结合每个电厂的实际情况，因地制宜以最小成本实现当地海绵城市建设目标。
（编辑郝竹筠）
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