6220KV输电线路防雷研究报告(第二版)

1、燕山石化防雷研究报告 华北电力大学 高电压与电磁兼容北京市重点实验室 2012 年 2 月 目 录 1 概述.3 2 线路防雷现状分析.3 2.1 线路情况简介.3 2.2 线路落雷及事故情况.7 2.3 已安装线路避雷器（重点线路）.8 3 线路防雷措施建议.11 3.1 常用防雷措施简介.11 3.2 燕化电网防雷措施建议.12 3.3 线路避雷器选型建议.12 4 防雷效果分析.13 4.1 610kv 线路.13 4.2 35220kv 线路.18 4.3 小结.19 5 线路防雷方案.20 5.1 6kv 线路 .21 5.2 10kv 线路 .21 5.3 35kv220kv 线路

2、 .22 6 结论.22 1 概述 针对北京燕山石油化工集团有限公司的电网多次发生雷击输电线路引起的 跳闸事故，2004 年 11 月我们对 35kv220kv 线路防雷保护进行了全面整改， 提出了有效的防雷方案。通过近年来线路运行情况和计数器的动作记录，验证 出该防雷成果提出的安装线路避雷器的方案是切实可行的。尽管存在个别特殊 情况，但整体上提高了 35kv220kv 燕化电网的耐雷水平，保证燕化电网的稳 定运行。 然而，从近年来 610kv 线路落雷及事故情况来看，配电网的雷害事故也 是不能忽略的。在国内，配网防雷一直以感应雷为主要对策，普遍认为感应雷 过电压是配电线路跳闸的主要原因。而在

3、实际运行中造成系统永久接地事故的 雷害，绝大部分是由直接雷引起的。当雷击线路时，巨大的雷电流在线路对地 阻抗上产生很高的电位差，导致瓷瓶炸裂、导线断线等事故；线路上形成的幅 值很高的雷电波还会通过耦合或转移到配电网中的设备上，造成设备损坏。因 而，从防止雷害的角度，配网的防雷应以防止直接雷和感应雷为中心，保证电 网安全运行，减少雷击跳闸率。 为此，对该电网 610kv 的线路情况和线路历年落雷及事故情况进行了统 计，计算配电线路的耐雷水平，并建立相应的 atp 仿真模型，通过对安装线路 避雷器前后的线路过电压水平的仿真计算，验证其能够有效提高配电线路的防 雷性能，为工程设计提供有价值的基本数据

4、。 同时，根据历年事故情况，对该电网 35220kv 的线路防雷进行了进一步 的补充，完善了整个燕化电网的防雷方案。 2 线路防雷现状分析 2.1线路情况简介 燕山石化地处燕山脚下，燕化电网线路多为几公里的短线，线路走廊密集， 线路大部分为同杆双回架设。线路经过的地区地形地貌较为复杂，近年来雷电 活动十分频繁。 线路走廊的分布情况统计如下： 1）220kv 线路线路 220kv 线路如表 1 所示。 表 1 220kv 线路 线路名称线路名称 线路长度线路长度 （公里）（公里） 杆塔总数杆塔总数 （基）（基） 所处地形所处地形 处于相应地形的处于相应地形的 杆塔数（基）杆塔数（基） 平地24

5、房燕线8.98928山地、山 坡 4 平地30 房东线14.85650山地、山 坡 20 平地75 芦东线87.549107山地、山 坡 32 平地67 芦燕线31.86585山地、山 坡 18 2）110kv 线路线路 110kv 线路如表 2 所示。 表 2 110kv 线路 线路名称线路名称 线路长度线路长度 （公里）（公里） 杆塔总数杆塔总数 （基）（基） 所处地形所处地形 处于相应地形的处于相应地形的 杆塔数（基）杆塔数（基） 平地5 山地、山 坡 8 东一线 东一线 4.15919 山顶6 平地7 山地、山 坡 12燕东线5.01824 山顶5 山地、山 坡 9 燕岗线2.1271

6、1 山顶2 平地9 东岗线3.14018山地、山 坡 6 山顶3 平地4 山地、山 坡 7 燕三线 燕三线 2.76413 山顶2 山地、山 坡 7燕前线 燕前线 1.41810 山顶3 山地、山 坡 6燕前线 燕前线 1.41810 山顶4 平地11 燕南线 燕南线 3.76514山地、山 坡 3 平地31 燕新线 燕新线 8.97437山地、山 坡 6 山地、山 坡 2东栗线 东栗线 2.5409 山顶7 3）35kv 线路线路 35kv 线路如表 3 所示。 表 3 35kv 线路 线路名称线路名称 线路长度线路长度 （公里）（公里） 杆塔总数杆塔总数 （基）（基） 所处地形所处地形 处

7、于相应地形的处于相应地形的 杆塔数（基）杆塔数（基） 山地、山 坡 34栗牛线 栗牛线 7.90238 山顶4 平地10 山地、山 坡 3二栗线3.20017 山顶4 平地13 二栗线2.83715山地、山 坡 2 4）10kv 线路线路 10kv 线路如表 4 所示。 表 4 10kv 线路 线路名称线路名称 线路长度线路长度 （公里）（公里） 杆塔总数杆塔总数 （基）（基） 导线型号导线型号 牛粮一线(211)10.994 111（1#20#为铁塔，21#111#为 杆) lgj-150（塔） 牛粮二线(221)12.894 139（1#20#为铁塔，21#139#为 杆) lgj-70（

8、杆） 5）6kv 线路线路 6kv 线路如表 5 所示。 表 5 6kv 线路 线路名称线路名称 线路长度线路长度 （公里）（公里） 杆塔总数杆塔总数 （基）（基） 导线型号导线型号 配水站(636)6102（全部为杆)lgj-240 配水站(611)2.477（全部为杆)lgj-70 东万线253（全部为铁塔）lgj-120 一电站(624)2.5缺数据lgj-150 栗园站(6317)2.513（全部为铁塔）lgj-185 栗园站(6417)2.513（全部为铁塔）lgj-185 清万一线(615)7.0 58（1#26#为铁塔，27#58#为杆） lgj-150 清万二线(626)7.0

9、 58（1#26#为铁塔，27#58#为杆） lgj-150 牛周一线(612)2.60810（全部为铁塔）lgj-150 牛周二线(622)2.60810（全部为铁塔）lgj-150 路南站(623)1.0缺数据lgj-240 路南站(627)1.114（全部为杆）lgj-70 一开 6161.519（全部为杆）lgj-120 一开 6281.428（全部为杆）lgj-70 一开 6271.836（全部为杆）绝缘导线 二开 6230.918（全部为杆）lgj-70 二开 6242.6048（全部为杆）lgj-95 二开 6141.225（全部为杆）绝缘导线 三开 612 1.810（全部为杆

10、）lgj-95 三开 6234.528（全部为杆）绝缘导线 三开 624534（全部为杆）lgj-95 六开 6164.8缺数据缺数据 六开 6261.219（全部为杆）lgj-240 春光站 6102634（全部为杆）lgj-150 春光站 6109634（全部为杆）lgj-150 机械厂 631113（全部为杆）绝缘导线 6）备注）备注 610kv 线路均为铁横担，线路绝缘为两片瓷绝缘子；水泥杆的高度为 12 米，档距为 4050 米；铁塔的高度为 1518 米，档距为 100200 米。一部分杆 塔有接地体，一部分杆塔为自然接地。 从所给的 610kv 线路杆塔参数来看，清万二线(626

11、)为 78 基杆塔，与线路 长度相等的清万一线(615)的杆塔基数有所不同，请复查一下。 2.2 线路落雷及事故情况 1）事故情况事故情况 表 6 6kv 线路历年落雷及事故情况( (标注红色的为发现有明显雷击损伤标注红色的为发现有明显雷击损伤) ) 序号序号线路名称（调度编号）线路名称（调度编号）故障次数故障次数故障情况故障情况 1 牛口峪站 611 线路（至牛口峪污水场） 1 雷雨天气下线路瞬间短路。 2 牛口峪站 621 线路（至牛口峪污水场） 1 雷雨天气下线路瞬间短路。 3 牛口峪站牛口峪站 601601 1 1 牛周一线牛周一线 9#9#上线、中线盘式瓷上线、中线盘式瓷 质绝缘子遭

12、直击雷，质绝缘子遭直击雷，612612 开关拒开关拒 动动 4 东风泵站 615（清万一线） 3 雷雨天气下线路瞬间短路。 5 东风泵站 626（清万二线） 2 雷雨天气下线路瞬间短路。 6 东风泵站东风泵站 615/626615/626（清万一、二线）（清万一、二线） 1 1 清万一、二线清万一、二线 3#-4#3#-4#遭直击雷遭直击雷 7 东万线（后接入清万二线）东万线（后接入清万二线） 1 1 雷雨天气，东万线绝缘子遭雷击雷雨天气，东万线绝缘子遭雷击 损坏。损坏。 8 一开一开 628628 线路线路 1 1 t t 接用户避雷器故障接用户避雷器故障 9 一开 627 线路 1 雷雨天

13、气下线路瞬间短路。 10 一开一开 616616 线路线路 1 1 线路避雷器有两相遭雷击损坏。线路避雷器有两相遭雷击损坏。 11 一开 616 线路 1 雷雨天气下线路瞬间短路。 12 二开 623 线路 1 雷雨天气下线路瞬间短路。 13 二开 614 线路 1 雷雨天气下线路瞬间短路。 14 二开 624 线路 2 雷雨天气下线路瞬间短路。 15 栗园站栗园站 64176417 线路（至二开线路（至二开 602602） 1 1 6#6#杆上有两个瓷瓶被雷击碎。杆上有两个瓷瓶被雷击碎。 16 三开 612 线路 1 雷雨天气下线路瞬间短路。 17 配水站 636 线路 2 雷雨天气下线路瞬

14、间短路。 18 配水站配水站 636636 线路线路 1 1 配水站配水站 636636 线路一避雷器被雷击线路一避雷器被雷击 穿造成接地。穿造成接地。(c(c 相接地相接地) ) 19 配水站 611 线路 2 雷雨天气下线路瞬间短路 20 路南站路南站 623623 线路（至四开线路（至四开 602602） 1 1 路南路南 623623 线路遭雷击断线。线路遭雷击断线。 21 化建配电室 613（海天物流 212） 1 雷雨天气下线路瞬间短路。 表 7 10kv 线路历年落雷及事故情况 序号序号线路名称（调度编号）线路名称（调度编号）故障次数故障次数故障情况故障情况 1 牛口峪站 221

15、（牛粮一线） 5 雷雨天气下线路瞬间短路。 2 牛口峪站 211（牛粮二线） 1 雷雨天气下线路瞬间短路。 表 8 35kv-220kv 线路事故情况 序号序号 线路名称（调度编号）线路名称（调度编号）故障故障 次数次数 电压等级电压等级故障情况故障情况 1 栗牛 i 线、栗牛 ii 线 135kv 栗牛 i 线、栗牛 ii 线同时跳闸， 5#、7#、8#三基塔绝缘子被雷击损伤； 当时这三基塔都没装避雷器 2 燕前二线 1110kv 4#塔下线遭雷击，线路重合闸动作。当 时 4#塔无避雷器； 2）需重点关注的线路需重点关注的线路 110kv 线路有：东前线、燕前 ii 线、燕前 iii 线、燕

16、前 iv 线 35kv 线路：栗牛线 10kv 线路：牛粮线 6kv 线路：清万线、栗园至二开（6317、6417）线路、牛周线 3）小结小结 由上述统计结果看，发生雷害事故次数较多的主要是 610kv 线路，占 610kv 整个线路的 82.1%，可见出现雷害的的概率还是很高的。所以本次方案 设计主要针对 610kv 配电网线路，同时对 35kv220kv 线路做一补充。 2.3 已安装线路避雷器（重点线路） 表 9 110kv 线路 线路编号线路编号安装位置安装位置安装相别安装相别型号型号 燕前 ii 线 2# 塔 上、中、 下 a、b、c hy10wz2-108/218s 燕前 ii 线

17、 3# 塔 上、中、 下 a、b、c hy10wz2-108/218s 燕前 ii 线 5# 塔 下 chy10wz2-108/218s 燕前 ii 线 7# 塔 中、下b、c hy10wz2-108/218s 表 10 35kv 线路 线路编号线路编号安装位置安装位置安装相别安装相别型号型号 栗牛 i 线 2#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 3#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 4#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 9#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 1

18、0#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 11#塔上、下a、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 12#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 13#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 14#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 26#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 27#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 28#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 i 线 37#塔上、中、下

19、a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 2#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 3#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 4#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 9#塔上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 10# 塔 上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 11# 塔 上、下a、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 12# 塔 上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 13# 塔 上

20、、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 14# 塔 上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 26# 塔 上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 27# 塔 上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 28# 塔 上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 栗牛 ii 线 37# 塔 上、中、下a、b、c hy10cx1-90/235 表 11 10kv 线路 线路编号线路编号 位置（标注主线避雷器安装位置，位置（标注主线避雷器安装位置，t 接用户均装有避雷器）接用户均装有避雷器）

21、型号型号 现有安装占总现有安装占总 杆数的百分比杆数的百分比 牛粮线1#、10#、11#hy5ws-10/302.7% 表 12 6kv 线路部分 线路编号线路编号 位置（标注主线避雷器安装位置，位置（标注主线避雷器安装位置， t 接用户均装有避雷器）接用户均装有避雷器） 型号型号 现有安装占总现有安装占总 杆数的百分比杆数的百分比 清万一线1#、15#、28#、31#、36#、39#hy5ws-10/3010.3% 清万二线1#、15#hy5ws-10/302.6% 青光站 6109、6102 1#、30#hy5ws-10/302.9% 配水站 611 1# hy5ws-10/301.3%

22、配水站 636 1#、38#、39#、40#、48#、49#、71 #、72# hy5ws-10/307.8% 牛周线1#、10#hy5ws-10/3010% 栗园站 6317、6417 1#、13#hy5ws-10/307.7% 路南站 6271#、10#hy5ws-10/3014.3% 一开 6271#、36#hy5ws-10/305.6% 一开 616 1# hy5ws-10/305.3% 一开 612 1# hy5ws-10/303.6% 二开 614 1# hy5ws-10/304% 二开 623 1# hy5ws-10/305.6% 二开 6241#、9#、10#hy5ws-10/

23、306.25% 三开 612 1# hy5ws-10/3010% 三开 623 1# hy5ws-10/303.6% 三开 6241#、19#hy5ws-10/305.9% 六开 616 1# hy5ws-10/30缺少数据 六开 626 1# hy5ws-10/305.3% 机械 631 1# hy5ws-10/307.7% 海天物流 6121#、10#hy5ws-10/307.7% 3 线路防雷措施建议 3.1常用防雷措施简介 一般线路防雷措施包括减少线路绕击概率（减小保护角、采用负角保护针 等） ；提高耐雷水平，减少反击概率（如改善接地电阻、加设耦合地线、适当加 强绝缘等，在个别杆塔上装

24、设线路避雷器等） ；采用重合闸提高可靠性等。 而国内外常用降低配电线路雷击跳闸率的主要措施有：加强线路绝缘、架 设避雷线、加装线路避雷器和绝缘子并联保护间隙。 为了提高 10kv 配电线路的耐雷水平，需加强线路绝缘。瓷横担的耐雷水平 是铁横担针式绝缘子的 3 倍多，因此，在配电线路中应尽量选择瓷横担。对于 现有铁横担线路，应更换成高一级的复合绝缘子。 避雷线是通过自身的引雷作用产生对导线的屏蔽，使大部分雷电不直接击 中导线，使雷尽量落在避雷线本身上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下 的接地装置，使雷电流流入大地。线路架设避雷线后绝缘子的闪络形式大多是 反击闪络，线路的反击耐雷水平高于线路直接

25、落雷的耐雷水平，因此线路的闪 络次数将得到有效的控制。避雷线的保护效果还同它下方的导线与它所成的角 度有关，该角度称为“保护角” ，一般情况下，保护角越小，保护效果越好。 线路避雷器是利用金属氧化物电阻的非线性伏安特性限制绝缘子两端的电 位差，从而使绝缘子不发生闪络。其优势在于直接限制作用在绝缘子上的过电 压从而达到对绝缘子的可靠保护，无论是绕击、反击还是雷电感应均有保护效 果。线路型避雷器分为带串联间隙型和不带串联间隙性两种，目前较多采用的 是带串联间隙的线路型避雷器。与以往带串联间隙的碳化硅阀式避雷器不同， 它的串联间隙并不起到灭弧的作用，其作用是隔离了导线的工作电压，从而解 决避雷器阀片

26、长期承受线路工作电压而带来老化问题，基本上不需要定期试验 和定期维护。配电网防雷推荐采用带串联间隙型金属氧化物避雷器，下文中所 提到的“避雷器”均指带串联间隙型金属氧化物避雷器。 绝缘子并联保护间隙又称为“招弧角” ，线路雷击闪络后的工频续流是导致 绝缘子永久性损坏的主要原因，绝缘子安装并联保护间隙后将对工频续流电弧 起到疏导作用，减少其对绝缘子的烧蚀，防止绝缘子永久性损坏，提高线路重 合闸成功的概率。绝缘子并联保护间隙的优势是成本较为低廉，不足是线路雷 击闪络率并不会降低。目前绝缘子并联间隙已在我国 220kv 以下线路均有采用， 在国外，尤其是日本绝缘子并联间隙采用的更为广泛。 3.2燕化

27、电网防雷措施建议 燕化电网 220kv、110kv、35kv 线路多为同塔双回线路，所带负荷大多为重 要的生产负荷，线路单回跳闸或双回同时跳闸都会造成严重后果，不主张采用 差绝缘方式来降低事故率。由于线路普遍较短，采用在线路部分容易遭受雷击 或耐雷水平较低的杆塔装设线路避雷器的方案具有经济上的可行性。 借鉴电力系统中线路防雷的成功经验，结合燕山石化配网防雷的特殊性， 610kv 线路目前可采用下列措施：安装线路避雷器和架设避雷线。 1、考虑到加强线路绝缘和并联保护间隙对提高线路的耐雷水平有限，并且 更换绝缘子和横担的工作量和安装避雷器的工作量是等同的，并且并不能有效 的减少线路的闪络率。所以，

28、在不确定雷害故障具体在哪一个杆塔时，首先考 虑在重点线路安装避雷器是保证线路安全运行最可靠的措施。 2、同时为了减少避雷器在系统中由于雷害造成的损坏率以及安装维护等限 制，可考虑在全线架设避雷线，这里避雷线的作用主要不是屏蔽效应，而是为 了改善避雷器的工作环境，对于流过避雷器的雷电流起了分流的作用，减少避 雷器的通流容量，从而减小其损坏率。 3.3线路避雷器选型建议 带串联间隙型金属氧化物避雷器在正常工作电压下和电网隔离，不承受工 频电压的作用，只有在雷电过电压及工频续流时才动作。这样延长了避雷器的 使用寿命，减少了事故率，确保避雷器的安全运行。因此建议采用带串联间隙 的线路避雷器。 避雷器选

29、型中额定电压的选择很关键，在 610kv 中性点非接地系统中， 电力部门规程规定在单相接地情况下允许运行两小时，有时甚至在断续的产生 弧光接地过电压情况下运行 2 小时才能发现故障，这样的系统运行电压对氧化 锌避雷器的安全运行构成严重威胁，实践中氧化锌避雷器出现热崩溃甚至爆炸 事故。同时，带串联间隙氧化锌避雷器各生产厂的参数不完全一致。所以优选 原则是：在保证避雷器承载能力参数前提下，尽量选用保护特性较好的产品， 即各项残压参数值较小者，越小则对被保护设备裕度越大，保护可靠性更高。 另外一个重要依据就是 moa 的 v-i 曲线，伏安特性越好的避雷器保护性能越 好。 1）110kv 线路避雷器

30、线路避雷器 表 13 110kv 避雷器选取参数 型号型号 额定电压额定电压 （kvkv） 系统标称电系统标称电 压（压（kvkv） 持续运行电持续运行电 压（压（kvkv） 标称放电电标称放电电 流（流（kaka） hy10cx-90901107210 2）35kv 线路避雷器线路避雷器 表 14 35kv 避雷器选取参数 型号型号 额定电压额定电压 （kvkv） 系统标称电系统标称电 压（压（kvkv） 持续运行电持续运行电 压（压（kvkv） 标称放电电标称放电电 流（流（kaka） hy5cx-42423533.65 3）610kv 线路避雷器线路避雷器 表 15 610kv 避雷器选

31、取参数 型号型号 额定电压额定电压 （kvkv） 系统标称电系统标称电 压（压（kvkv） 持续运行电持续运行电 压（压（kvkv） 标称放电电标称放电电 流（流（kaka） hy5cx-171710125 4 防雷效果分析 4.1610kv 线路 1）感应雷感应雷 雷击线路附近大地时，线路上产生感应雷过电压，对于绝缘水平较低的 35kv及以下水泥杆线路会引起一定的闪络事故，感应过电压同时存在于三相导 线，相间不存在电位差，故只能引起对地闪络，如果二相或三相同时对地闪络 即形成相间闪络事故。 对于感应雷事故，不能用模型仿真测得线路的耐雷水平，且当雷击事故不 明确是直击雷还是感应雷事故时，都需要

32、计算出其耐雷水平，并用该值与仿真 所得值比较用以确定是何种雷击事故。当雷击点离开线路的距离s65m时，导 线上的感应雷过电压最大值可按下式计算： （1） s i u ld g h 25 则推导出感应雷击事故耐雷水平(雷电流幅值ka)为 （2） d g h25 us l 式中，为感应雷过电压（kv）；为导线悬挂平均高度（m）；s为雷 g u d h 击点离线路的距离（m）。 燕山石化610kv线路一部分为铁塔，另一部分为水泥杆。铁塔高度在 1518米之间，取18米；水泥杆高度为12米。可取为绝缘子50%放电电压 g u 230kv，所以根据（2）式可得铁塔的感应雷耐雷水平为33ka，水泥杆的感应

33、雷 耐雷水平为49.8ka.。 如果采取全线安装线路避雷器的措施，则大部分感应过电压对610kv线路 已不构成威胁。 如果全线架设避雷线，则由于其屏蔽效应，导线上的感应电荷就会减少， 导线上的感应过电压就会降低。避雷线的屏蔽作用可用下法求的，设导线和避 雷线的对地平均高度分别为和，若避雷线不接地，则可求的避雷线和导线 d h b h 上的感应过电压分别为： 则 （3） 实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0，可以假设为避雷线上再 叠加了-ub的感应电压。此电压在导线上耦合，因此导线上的实际感应电压： （4） 式中k为避雷线与导线的耦合系数。 所以由上式可得加了避雷线后铁塔的感应雷耐雷水平

34、提高到 41.25ka，水 泥杆的感应雷耐雷水平提高到 62.25ka.。所以，对于有避雷线线路，由于其屏 蔽效应，导线上的感应电荷就会减少，导线上的感应过电压就会降低。线路全 . 25 b g bl h ui s . 25 d g dl h ui s . 25 d g dl h ui s . . (1)(1) g dg dg b b g dg d d uuku h kuk u h 线架设避雷线后，相同的绝缘子串 50%闪络电压下，耐雷水平比不架设避雷线 平均提高 10ka 左右。 2）直击雷直击雷 雷直击于无避雷线线路的情况可分为两种，即雷击杆塔塔顶和雷直击导线。 直击雷耐雷水平的确定方法，

35、针对于每一回事故线路，采用atp软件建立相应 的模型，模拟雷击事件。 a.6kv 清万线清万线 由于配网线路的杆塔参数和绝缘子型号比较统一，因此选取其中出事故的 4#杆为例进行过电压水平的仿真分析。其仿真模型如图1所示。 图1 清万线4#杆的atp仿真模型 由仿真计算可得，雷击杆顶时，耐雷水平为23ka；雷击导线时，耐雷水平 为0.57ka。 由规程计算结果得知，雷击杆顶时，6kv大企线的耐雷水平为23ka。故将 雷电流增大到24ka，此时单相绝缘子上所承受的电压达到了其冲击临界放电电 压，a相绝缘子最先闪络。此时，由于线路并未跳闸，a相线路通过杆塔接地， 相当于避雷线的作用，由于各相导线之间

36、的耦合效应，使得b、c两相导线上感 应出过电压，其极性与塔顶电位极性一致，所以b、c两相上绝缘子所承受的电 压差反而减小，达不到临界冲击闪络放电电压，并不发生闪络，电压波形如图2 所示。 (file nx1220.pl4; x-var t) v:x0003a-xx0012 v:x0003b-xx0011 v:x0003c-xx0013 0510152025303540us -250 -200 -150 -100 -50 0 50 kv 图2 4#塔a相绝缘子串闪络时的电压波形 当雷电流继续增大到39ka，b、c两相上由耦合电压增加的导线电位并没有 塔顶电位增加的多，所以耦合系数较小的c相先闪络

37、，这使得c相也通过杆塔接 地，b相上将感应出a、c两相上所产生的暂态过电压，且其极性与塔顶定位一 致，因而b相电位继续抬高，达不到临界闪络条件，不发生闪络，如图3所示。 (file nx1220.pl4; x-var t) v:x0003a-xx0012 v:x0003b-xx0011 v:x0003c-xx0013 0510152025303540us -250 -200 -150 -100 -50 0 50 kv 图3 4#塔a、c两相绝缘子串闪络时的电压波形 若在 4#塔三相全部安装线路避雷器，其仿真模型如图 4 所示，雷击杆顶的 耐雷水平提高到 100ka 以上。可见，由于避雷器的截断

38、作用，使得雷电流的幅 值降低，绝缘子不再闪络，从而对线路进行了有效的保护，提高了线路的耐雷 水平。 图4 清万线4#杆的atp仿真模型（加避雷器） b.无人工接地杆塔无人工接地杆塔 由所给的防雷参数参数可以得知，有些杆塔无人工接地，接地电阻值较大， 这里取自然接地电阻20，仿真模型同前。 c.部分双回路杆塔部分双回路杆塔 若考虑到避雷器的造价、安装与以后巡检的问题，并且线路没有明确的事 故，只是发生了在雷雨天气下线路瞬间短路的故障的双回路杆塔，可只在每一 回路的上相各安装一支避雷器。 4.235220kv 线路 a.燕前燕前线线 110kv 线路线路 耐雷水平分析：线路地形比较平缓，无特别突出

39、之处，土壤电阻率不高， 工频接地电阻值明显比改造前的要小得多，反击耐雷水平很高，可以达到几百 ka以上。但该线路有雷击事故记录，燕前线4#塔下线遭雷击，线路重合闸动 作。由此看来，4#杆塔的事故则可能为绕击引起。计算发现，安装避雷器前雷 击4#5#杆塔绕击耐雷水平为7.9ka，4#塔安装三相避雷器后，由于5#塔只在c 相安装了一支避雷器，所以当绕击c相时线路不会跳闸。为了安全起见，可考 虑在5#杆塔a、b相各装设一支避雷器，这样当雷击4#5#杆塔，线路不会发生 跳闸。 b.栗牛栗牛 i 线、栗牛线、栗牛 ii 线同塔双回线同塔双回 35kv 线路线路 耐雷水平分析：栗牛线、栗牛线没有土壤电阻率

40、的数据，根据杆塔接 地体的型号估计，土壤电阻率大约为1000欧*米，工频接地电阻值同样比改造前 的要小得多，反击耐雷水平较高。该线路也有雷击事故记录，栗牛i线、栗牛ii 线同时跳闸，5#、7#、8#三基塔绝缘子被雷击损伤。计算发现，5#、7#、8#杆 塔的反击耐雷水平分别为120ka、130ka、130ka，反击耐雷水平较高，所以事 故可能仍为绕击引起。当雷击5#6#杆塔时绕击耐雷水平为3.8ka，若只在若只 在5#杆塔三相装设避雷器，绕击耐雷水平只提高到4.4ka，效果不大，因此可考 虑在6#杆塔装设三相避雷器以防止绕击事故的发生。同理，可在7#、8#杆塔装 设三相避雷器。 4.3小结 由以

41、上仿真分析可得典型线路的防雷效果如下： 表 16 610kv 典型线路的雷击塔顶防雷效果 典型线路典型线路 冲击接地冲击接地 电阻电阻 （） 原耐雷水原耐雷水 平（平（kaka） 三相安装线路避雷三相安装线路避雷 器后耐雷水平器后耐雷水平 （kaka） 上相安装一支线路避上相安装一支线路避 雷器后耐雷水平雷器后耐雷水平 （kaka） 6kv 清万线6.512310047 4#塔 一开 628 线 4#塔 （无人工接地） 18.611100 表 17 610kv 典型线路的雷击导线防雷效果 雷击区间雷击区间 原耐雷水平原耐雷水平 （kaka） 三相安装线路避雷器三相安装线路避雷器 后耐雷水平（后

42、耐雷水平（kaka） 上相安装一支线路避上相安装一支线路避 雷器后耐雷水平雷器后耐雷水平 （kaka） 6kv 清万线 3#4#塔 0.573#、4#不会发生跳闸3#、4#不会发生跳闸 一开 628 线 3#4#塔 （无人工接地） 0.573#、4#不会发生跳闸 表 18 35kv 栗牛线、栗牛线绕击方案防雷效果 安装位置安装位置雷击区间雷击区间 原绕击耐雷水平原绕击耐雷水平 （kaka） 现绕击耐雷水平现绕击耐雷水平 （kaka） 5#6#3.8 5#、6#不会发生绕击事 故 6#7#3.9 6#、7#不会发生绕击事 故 5#、6#、7#、8# 上、中、下相（6 支） 7#8#3.8 7#、

43、8#不会发生绕击事 故 共计24 支 表 19 110kv 燕前线绕击方案防雷效果 安装位置安装位置雷击区间雷击区间 原绕击耐雷水平原绕击耐雷水平 （kaka） 现绕击耐雷水平现绕击耐雷水平 （kaka） 4#上、中、下相（3 支） 5#a、b 相（2 支） 4#5#7.9 4#、5#不会发生 绕击事故 共计5 支 5 线路防雷方案 根据以上仿真计算可得，35kv 以上线路耐雷水平较高，之前也提出了有效 的防雷方案，所以只针对故障线路进行方案设计。而 610kv 线路的耐雷水平 较低，发生雷害事故次数较多，需要特别注意。对于无人工接地的水泥杆来说， 雷直击杆塔塔顶的耐雷水平仅为 11ka，雷击

44、导线时的耐雷水平为 0.57ka。但 安装了三相避雷器以后，线路的耐雷水平得到了很大的提高，基本不会发生跳 闸。 一般来说，按电力行业标准设计的各电压等级的输电线路都允许有一定的 雷击跳闸率，考虑到燕山石化化工生产系统的特殊性，雷击跳闸事故对生产过 程的影响是不可逆的。所以必须采取较为保守的措施防止雷击跳闸事故的发生。 因此，结合以上的仿真计算和线路历年落雷及事故情况，有必要对 610kv 线 路薄弱环节采取一定的防雷措施： 1、对于明确出现绝缘子遭雷击损坏、避雷器遭雷击和故障次数较多的线路， 采取全线装设线路避雷器的措施； 2、对于只是出现一两次在雷雨天气下线路瞬间短路故障的线路和暂时没有 出现故障的线路，为了化工生产的安全进行，可只在双回线路的每回线路的上 相各安