雷击跳闸分析

雷电参数及线路雷击跳闸运行分析

彭向阳1，周华敏2

（1．广东电力科学研究院，广东广州510600；2．广东电网公司，广东广州510600）Analysis on Lightning Parameters and Lightning Trip-out Characters

of Overhead Transmission Line

PENG Xiang-yang1，ZHOU Hua-min2

（1．Guangdong Electric Power Research Institute，Guangzhou，Guangdong 510600，China；

2．Guangdong Power Grid Corporation，Guangzhou，Guangdong 510600，China）

ABSTRACT：The paper gives introduction on instances of lightning detection and lightning parameters, lightning trip-out and superposition, fault spot lookup of transmission line. Lightning intensity affecting lightning trip-out, and the correlation of lightning trip-out rate to ground flash density are analyzed. Key factors to lightning protection of transmission line such as corridor landform, grounding resistance of iron tower, lightning current magnitude, grounding wire protecting angle, insulator type are studied. The paper also analyzes lines operations of high lightning trip-out rate, and lightning protection instance of line arresters. Carrying out integrated reconstruction of lightning protection, advancing lines design standard, strengthening management of relay protection and superposition, enhancing lightning protection management and scientific research of transmission line. At the end the paper emphasizes importance of lightning protection analysis, also gives expectation on lightning protection of power network with whole system and different strategy.

KEY WORDS：overhead transmission line; lightning parameters; lightning trip-out; influence factors; lightning protection reconstruction

摘要：介绍广东雷电监测情况及雷电参数特点，及线路雷击跳闸、重合闸及故障点查找情况；分析雷电强度对线路雷击跳闸的影响、雷击跳闸率与地面落雷密度的相关性；研究线路走廊地形地貌、杆塔接地电阻、雷电流幅值、地线保护角、绝缘子类型等关键因素对线路防雷运行的重要作用，分析高雷击跳闸次数、高雷击跳闸率线路及线路避雷器的防雷运行情况。建议开展输电线路综合防雷改造、提高防雷设计标准、加强线路继电保护和重合闸管理、加强防雷运行管理和科研应用。最后强调加强线路防雷分析和雷击跳闸规律研究的重要性，并对开展电网整体防雷和差异化防雷进行展望。

关键词：输电线路；雷电参数；雷击跳闸；影响因素；防雷改造

0 引言

2008年1-8月广东电网110kV及以上线路雷击跳闸465次，跳闸率1.24次/百公里，跳闸次数及跳闸率均较2007年同期下降；110kV及以上线路雷击跳闸次数占线路总跳闸的比例为64.4%，其中500kV、220kV、110kV线路雷击跳闸比例分别为56.5%、51.0%、70.0%；110kV及以上线路雷击事故6次，事故率0.016次/百公里，其中500kV线路连续两年无雷击事故，110kV 线路雷击事故最多、事故率最高。本文结合对2008年1-8月广东雷电参数及线路雷击跳闸关键影响因素分析，探寻线路雷击跳闸的规律特点，并提出线路防雷工作建议。

1 雷电探测及雷电参数

1.1 雷电定位系统

截至2008年8月，广东雷电定位系统共有18个雷电方向时差探测站投入运行，广东电科院负责系统的运行维护和日常值班工作，确保雷雨季系统始终处于正常运行状态。各运行单位运用系统准确指导查找线路雷击故障点，大大减轻巡线劳动强度，缩短线路故障停电时间。同时有效利用雷电定位系统开展雷电参数统计和线路防雷运行分析，成效显著。

1.2 地面落雷密度

2008年1-8月广东省平均地面落雷密度13.85次/km2，雷电日约138日，雷电强度较去年同期明显增强，其中落雷密度最大的地区为广州27.01次/km2、最小的为梅州8.25次/km2。

2008年1-8月及2007年同期连续两年落雷密度位于前七位的地区为广州、佛山、惠州、东莞、湛江，连续两年位于后七位的地区为潮州、清远、汕头、揭阳、韶关、梅州。

图1 广东地面落雷密度统计

Fig.1 Stat. of ground flash density of Guangdong

1.3 雷电流幅值概率分布

将2008年1-8月广东地区雷电流幅值概率分布曲线与过电压保护规程[1]推荐的概率分布曲线LgP=-I/88比较，15kA以下雷电流幅值概率明显高于规程，而15kA以上雷电流幅值概率明显低于规程。较小的雷电流容易绕击导线造成线路跳闸，可能导致线路绕击跳闸率高；但较小雷电流大多低于110kV及以上线路反击耐雷水平，击中地线一般不会造成反击跳闸。

图2 广东雷电流幅值概率分布曲线

Fig.2 Distribution of lightning current magnitude

probability

雷电流幅值大于20、40、60、80kA的概率约分别为54%、19%、8%、3%，雷电流幅值大于100、120、150 kA的概率约分别为1.5%、1.0%、0.5%。按照线路典型反击耐雷水平[2]，可近似认为110kV、220kV、500kV线路架空地线遭受雷电流后，发生反击跳闸的概率分别大于8%、1.2%、0.4%，这正是110kV、220kV线路反击跳闸率明显高于500kV线路的原因。

2 雷电强度对线路雷击跳闸影响分析

2.1 雷击跳闸指标评估

一般情况下，线路雷击跳闸率与地面落雷密度正相关，但统计2008年1-8月雷电强度对线路雷击跳闸率的影响规律并不典型：落雷密度由2007年同期的9.95增大到13.85次/km2，但计算500kV、220kV、110kV线路雷击跳闸率为0.27、0.69、1.93次/百公里（未折算），均较去年同期明显降低。折算到40雷电日后，500kV、220kV、110kV线路雷击跳闸率分别为0.05、0.14、0.39次/百公里.40雷电日。

对2008年广东地区统计雷电强度明显增大，但线路雷击跳闸率明显降低的原因分析如下：1）地面落雷密度与线路走廊落雷密度并不完全等同，由于雷电活动的分散性，线路走廊落雷次数不一定随地面落雷次数增加；

2）地面落雷密度是反映雷电强度的重要参量，却并不能完全表征地区雷电强度，雷电强度还与雷电流幅值、波形等参数有关；

3）2007年10月新建梧州、玉林两个探测站，系统覆盖面增大、探测效率提高，有可能探测到广东西北地区此前探测不到的较小雷电流，因而2008年探测落雷次数较2007年明显增加；

4）2001-2007年雷电探测站一直维持16个，其间历年雷电探测数据可比性较强，但1997年系统投运以来软硬件不断改造升级，个别探测站也时常故障停运，导致系统探测效率及探测精度动态变化，影响历年雷电探测数据的可比性；

5）雷电探测站在全省布局并不均衡，因此21个地区探测数据可比性受到影响，但在全省探测站数量和布局相对稳定的情况下，各地区自己历年雷电探测数据具有较强可比性；

6）2008年1-8月线路雷击跳闸率较去年同期下降，除与雷电分散性相关外，还与广东电网大力开展综合防雷改造和防污调爬，线路耐雷水平提高有关。

2.2 雷击跳闸率与落雷密度相关性统计

2008年1-8月500kV线路雷击跳闸线路中，韶关、珠海的跳闸率较高，但落雷密度均低于全省平均落雷密度；广州、汕尾、清远的跳闸率较低，但广州、汕尾的落雷密度高于全省平均落雷密度。可见地区落雷密度对500kV线路雷击跳闸