李松涛：输电线路雷击故障的分析与故障查找 |
| 2012-12-01 09:15 作者：李松涛 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网12月1日文】据《科技与生活》杂志2012年第17期刊文，雷击故障在输电线路故障中占有很大比重，每年各地因雷击跳闸事故时有发生，造成电网和设备的损失，本文主要就雷击故障发生的机理及采取相应防雷措施加以分析，并对故障时，如何有效地进行雷击故障点查找工作进行了探讨。
输电线路雷击故障时有发生，曾一度占输电线路故障的首位，在实际的线路运行中往往对雷击事故分析不到位，对该采用何种防雷措施没有加以仔细的研究，致使加装的防雷措施没有发挥应有的作用，本文主要就雷击故障发生的机理及采取相应防雷措施加以分析，并对故障巡线时，如何查找故障加以论述，希望能对输电线路运行，减小雷击事故起到帮助作用。
1雷击故障发生的原因
输电线路在夏秋季节经常会发生雷击事故，对输电线路导线及绝缘产生伤害，雷击故障发生的原因有输电线路本体设备不合格所造成，也有外部环境因素的影响。归纳起来有以下几点：
1）杆塔接地体电阻不合格。
2）接地通道有锈蚀，致使接地通道的接地电阻增大，泄流不畅通。
3）线路的绝缘子老化，出现低值零值绝缘子，致使绝缘下降，耐雷水平降低。
4）避雷线保护角偏大。
5）雷电过电压时，绝缘子串风偏角过大。
6）雷击时雷电流超过设计水平。
7）防雷措施针对性不强等多个方面的原因。
另外雷击的发生与输电线路导线的排列方式、杆塔高度也有密切关系。雷击发生后，线路运行人员应即时查找故障点，分析故障的原因，判别雷击的类型，以便于采取相应的治理措施。
2雷击故障类型的分析
在线路发生雷击时应首先分析雷击闪络造成的原因，根据原因对雷击闪络的形式进行有效的判别，雷击故障的类别有反击和绕击两种形式。
1）反击闪络主要是由于塔顶电位升高，造成塔顶电位高于绝缘子串的耐雷水平，放电方向从塔身沿绝缘子串放电，造成单相接地故障，线路跳闸，如果是瞬时故障，重合闸成功，如果是多重雷击可能造成永久故障。显然反击闪络取决于塔顶电位和线路耐雷水平两方面的因素。塔顶电位与哪些因素有关呢？
①塔顶电位的高低可以用下列公式来表示：。从式中分析可以得出，塔顶电位升高与杆塔的冲击接电阻、冲击雷电流的大小和杆塔的分流系数成正比，还与杆塔的电感及雷电流的变化率的乘积成正比。而运行单位可控项只有接地电阻，接地电阻的升高往往是反击闪络的主要原因。冲击接地电阻的升高原因主要是由于接地体的锈蚀，和接地通道不畅通（接地引下线与接地体连接处有锈蚀、虚焊等现象，接地引下线与杆塔连接处的联板不紧固，存在电气间隙，联板处有锈蚀，杆塔与避雷线的连接处不紧密或锈蚀等）导致接地电阻增加，这些连接处应是线路运行重点巡视的位置。
②输电线路的耐雷水平在设计时已经确定，但在运行中，由于绝缘子串出现低值或零值，U50%减小，绝缘子串耐雷水平下降，发生雷击。雷击后不仅仅需要测量接地电阻，还需要对雷击杆塔进行绝缘检测。这一点在雷击事故分析过程中易被忽略，而过分地强调杆塔的接地电阻的大小，产生一些困惑。在实际的工作中，有些同志会提出这个问题：在雷击的线路上实测杆塔的接地电阻，接地电阻值不高的线路雷击跳闸，而杆塔接地电阻值高的没有发生雷击跳闸，什么原因呢？分析这个问题需从雷击的类别判断入手，结合接地电阻的实测值以及线路的绝缘配置来进行综合分析判断。
2）另一形式是绕击闪络，它主要是雷电流绕过避雷线，直接击在导线上所造成的绝缘闪络。输电线路由于地形关系往往发生绕击，绕击发生的机率与哪些因素有关呢？它与避雷线保护角、杆塔高度、接地电阻、输电线路所处的地理环境以及导线的布置方式有关。
①避雷线保护角越大，绕击的可能性越大。对于多雷区，在设计时应尽量减小避雷线保护角或采用负保护角的方式可以有效防止线路绕击的发生。
②杆塔高度越高，输电线路发生绕击的概率越高。杆塔增高，雷电活动强度与机率增大，避雷线的保护范围减小，尤其对于同塔多回线路，绕击率明显增大。
③杆塔接地电阻的降低可以有效预防反击闪络。在实际的运行中，接地电阻较小杆塔比同条线路接地电阻大的杆塔发生绕击闪络的机率要大，这是接地电阻越小的杆塔雷电通过越畅通，越容易引雷的缘故。
④绕击闪络与杆塔的结构型式有关。导线水平排列的杆塔边相易绕击，导线三角排列的杆塔中相易绕击，双回线路的中相易绕击。对于地形来说：高山峻岭、山坡的上山侧最易发生绕击。
3）反击闪络与绕击闪络的判别。闪络形式的有效判别是雷击故障分析的重点，它是制订线路防雷措施的依据。区分雷电的绕击和反击，可通过现场故障表象、耐雷水平计算、雷电流的测量来进行综合分析判断。绕击的发生有一些共同特点，例如故障都发生在边相、杆塔走向为山区大跨越、导线上无明显灼痕、被击杆塔地线无烧损痕迹、仅有放电亮点、接地体无烧伤痕迹等。反击一般有下列特征：多相故障一般是由直击引起，水平排列的中相或上三角排列的上相故障一般是由雷电反击引起。线路绕击和反击的特点描述参见下表。
项目反击绕击 反击 绕击
接地电阻 大 小
雷电流大小及电流路径 雷电流大，电流由“横担流向导线”。 雷电流小，电流由“导线流向横担”。
闪络基数及相数 一基多相或多基多相 一基一相或多基同相
闪络相别 水平排列的中相或三角排列的边相有可能雷电反击
水平排列的边相或三角排列上相有可能雷电绕击
地形地貌
特点 一般
山坡杆塔的边坡外
侧导线及山顶杆塔
故障现象 导线、金具、绝缘子等有明
显放电痕迹 导线上无明显灼痕、被击杆塔地线
无烧损痕迹、仅有放电亮点、接地体
无烧伤痕迹等
3雷击故障的查巡
3.1故障的大致判断
1）雷击故障发生的地点及雷电强度。
线路发生故障跳闸后，首先应根据气象条件，结合天气预报，进行故障类型的的判别，发生故障时如听到雷声，应结合发布雷电定系统雷电活动的规律，确定雷电强度和雷电活动的位置。根据事故发生地点的天气状况，了解雷电活动时的风的强度，判定有无雷电过电压时出现空气间隙击穿而形成单相接地故障。
2）结合继电保护动作情况判定故障的位置及确定是单相或相间故障。
3.2故障的查巡
1）在故障区段，无风天气，首先对杆塔的接地通道进行故障点的排查，检查接地引下线的接地联板有无烧熔或白点现象；检查地线与杆塔连接处有无烧伤痕迹，有无白点等雷击现象；检查混凝土杆塔的拉线棒与UT线夹连接处有无雷击白点或烧伤痕迹；检查混凝土杆的穿钉螺栓与地线的连接处有无雷击点、放电痕迹等现象；检查绝缘子串有无放电痕迹，瓷质绝缘子瓷体有无圆形状瓷釉脱落现象；检查线夹至防振锤处的导线有无烧伤或断股现象。
2）在故障区段，有风天气，应检查杆塔的脚钉、杆塔的拉线上部以及耐张杆塔跳线处的导线和横担处有无放电痕迹，如有说明雷电过电压时发生了风偏事故。
3）如在雷电定位系统中反映有雷电强烈活动区没有查到故障点，应用ZC-8接地摇表来测接地电阻，目的为了检查雷击点是否发生在接地引下线与接地体的连接处。实测接地电阻比平时偏高应挖开接地体进行查验核实，以确定发生故障的原因，便于采取措施。
4）雷击故障发生后，查巡应全面，在发现故障点的邻近几基杆塔及相邻相都应作为重点的巡视对象，不能只发现故障点即认为巡视结束，否则会影响对雷击故障方式的判断。
4结束语
本文就雷击故障的原因，雷击故障的类型及相应的对策作简略的分析，线路运行人员根据本文提出的雷击故障点查巡进行工作，能尽快查出故障点并能对雷击类型加以判别和分析，为制订防雷反事故措施提供依据。
作者简介
李松涛（1974-），男，河南漯河人，工程师，毕业于郑州大学电力系统及其自动化专业，从事输电线路检修工作。
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