220kV苏保双线防雷评估及改造论文_王继承1, 马御棠2

(1.云南电网有限责任公司保山供电局 云南省保山市 678000;

2.云南电网有限责任公司电力科学研究院 云南省昆明市 650217)

摘要:2005年至2015年220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线多次遭受雷击跳闸,其中两次雷击发现多处闪络点,为了查明该线路雷击跳闸特殊的原因,结合线路往年跳闸信息资料,采用南网电力科学研究院开发的软件对线路杆塔的反击耐雷水平、绕击耐雷水平进行计算,最后提出该线路的防雷改造建议,达到降低该线路的雷击跳闸率的目的。

关键词:雷击跳闸,耐雷水平,电网安全

Evaluation and improvement of 220kV Su Bao double line lightning protection

WangJicheng1 MaYutang2

(1.Baoshan of yunnan power grid power supply bureau,Yunnan Baoshan,678000;

2.Yunnan power grid co., LTD electric power research institute,Yunnan Kunming,650217)

Abstract: From 2005 to 2015, 220 kV Su BaoⅠ,Ⅱloop repeatedly suffer lightning tripping, the lightning striking twice found flashover, in order to find out the line lightning trip out of special reasons, combined with line in previous years maintenance information, Southern Power Grid electric power research institute developed a software of line tower counterattack lightning withstand level, around the lightning level calculation is used, at last, it puts forward the route of the lightning protection reform, achieve the purpose of reduce lightning trip-out rate of the line.

Keywords: lightning stroke trip; lightning resisting level; grid security

引言

220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线是保山电网和大理联网联络的唯一通道,其中220kV苏保Ⅰ回线#140-#160塔与苏保Ⅱ回线#139-#159塔共计21基同塔双回架设,若两回线同时跳闸,保山电网损失负荷将构成重大事故。2008年3月31日,220kV苏保Ⅰ回线#106、#109、#110、#111、#112、#113、#114塔区段连续遭雷击跳闸,2015年1月9日,220kV苏保Ⅱ回线#100、#103、#104、#106塔区段连续遭雷击跳闸。

1 保山地区及苏保双回线通道落雷情况分析

1.1 保山地区落雷情况

以云南电网雷电定位系统数据为基础,采用0.1度*0.1度大小的网格(约10km*10km),对保山地区2005-2015年的落雷情况进行统计。保山地区平均落雷密度分布图如图1所示,保山地区雷暴日分布情况如图2所示。

由图1和图2可以看出,保山地区总体而言处于中雷区,66.8%的区域30.7-40d雷暴日区域,33.9%的区域介于40d-50d的区域,2.3%介于50d-62.9d之间。雷暴日较高的区域主要位于腾冲、龙陵、隆阳区。网格最大落雷密度为2.301次/平方公里,小于按照雷暴日折算的40雷暴日对应的2.78次/平方公里。根据现有统计资料,保山地区落雷相对较为平稳,大约在每年2万次,落雷主要集中在7、8、9三个月(如图3),占全年落雷的69.4%。

计范围内年均落雷次数

1.3 雷击闪络杆塔与落雷密度相关性分析

220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线出现一次雷击跳闸或多基杆塔闪络情况,在雷击故障闪络后,因很难确认雷击杆塔的具体位置,因此假设其遭受的雷击的概率相同,雷击故障后巡线确定或避雷器动作,认为该基杆塔遭受雷击。220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线落雷密度与雷击闪络杆塔的相关系数为0.982,与杆塔统计范围内平均雷电流的相关系数为0.326,因此可认为虽然220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线总体落雷较少,但与落雷次数成正相关的关系。雷击闪络杆塔与平均雷电流基本不相关,在后续分析中不关注平均雷电流。

2 线路杆塔耐雷水平

2.1计算参数的选择

对于220kV以上输电线路,一般认为只有绕击和反击的可能性,目前评价输电线路绕击性能的方法有规程法、电气几何模型法、先导法等各种方法,在本次计算中,为保证分析方法与南方电网要求的一致性,采用南网电科院开发的软件进行分析。仿真时条件设置如下:按照设计杆塔型式一览图及导地线参数要求进行设定,档距全部假设为400m进行计算,为计算各种情况下杆塔的耐雷水平,按照杆塔所处的位置来考虑,弧垂选择为0.1。

反击计算时仿真条件设定基本参数:起始值0kA,终止值300kA,阈值0.2kA,计算时间3e-5s,计算步长5e-9;雷击参数:档距数1,闪络条件:单回,雷击地线位置:左地线,不考虑系统工作电压、空气间隙;雷电流选择为双指数波,雷电通道阻抗400;输电线路模型为JMarti频率相关模型;杆塔模型为多波阻抗模型;闪络判据采用相交法,伏秒特性采用IEC伏秒曲线,绝缘子干弧距离选为2.19m;接地电阻选择为集中接地电阻,接地电阻范围为3Ω-30Ω。

绕击计算时仿真条件设定基本参数:不考虑系统工作电压、空气间隙闪络;击距公式为IEEE-1997推荐,击距系数为IEEE推荐,不考虑雷电入射角。地面倾角的范围为-30o 到30o 。

2.2 计算结果

输电线路投入运行后,除可采取防雷措施外,影响反击耐雷水平的主要因素是杆塔的接地电阻,因此在采用南网电科院开发软件计算时反击耐雷水平时,对所有的杆塔考虑不同的接地电阻,接地电阻范围选择为3-30Ω,计算结果可为雷击性质的初步判断提供参考。在线路选定杆塔型号后,影响杆塔绕击耐雷水平的主要因素是地面倾角,因此在采用南网电科院开发软件计算绕击耐雷水平时,对所有的杆塔考虑不同地面倾角,地面倾角的范围为-300 到300 。

由下图可以看出(以NYF241塔型为例,图8、图9),相同的塔形,在在不同呼称高度下,在接地电阻小于10Ω时,反击耐雷水平有较大差异,在接地电阻大于10Ω以后,反击耐雷水平差别非常小。因线路本身具备一定的绕击耐雷水平,在地面倾角为负时,最大绕击雷电流比线路本身的绕击耐雷水平小,此时遭受雷击不会发生闪络。

根据上述计算结果,对于ZMF242、ZMF243、ZMF244塔形杆塔,在接地电阻为15Ω姆时,在不同的呼高下反击耐雷水平在170kA左右,因此220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线在遭受175.4kA的直接雷时,足以导致雷击闪络造成跳闸。 HJYF241在接地电阻在30Ω时,反击耐雷水平仅有100kA左右,在遭受175.4kA的直接雷时,足以导致其闪络。NYF241-15在接地电阻为15Ω时,反击耐雷水平为168.7kA,在遭受175.4kA的直接雷时,足以导致避雷器动作。根据该分析,一次雷击导致多基杆塔闪络可能性完全存在。

3 220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线连续多基雷击跳闸分析

采用南网电科院开发的防雷计算算计LPTL进行线路雷击跳闸率的计算,地面倾角通过Google Earth获取,获取方式为采用垂直杆塔处位置的里面倾角的平均值,距离杆塔490-510m之间,杆塔位置比旁边地面位置高,地面倾角为正,反之为负。由于杆塔坐标的准确性以及人为读数的误差,地面倾角仅为一个相对准确值,因线路弧垂获取困难,考虑偏严考虑,按杆塔处位置进行计算。计算结果如下(图10至图15):

根据雷击跳闸率计算结果和实际的跳闸情况,220kV苏保Ⅰ回线9基杆塔闪络痕迹中有8基杆塔雷击总跳闸率大的50%以内,1基杆塔的跳闸率结果在比较小的部分,从另一方面验证了雷击跳闸具有分散性。220kV苏保Ⅱ回线4基杆塔闪络痕迹全部在总跳闸率大的50%以内,计算结果具有参考意义。

4 防雷措施改造建议

4.1降低杆塔电阻

从上述仿真计算结果以及结合传统经验,降低杆塔接地电阻是最有效的防雷措施,也是最容易实施的防雷措施。上述仿真结果可以看出,在杆塔接地电阻为30Ω时,反击耐雷水平基本在90-110kA范围内,而杆塔接地电阻为10Ω时,反击耐雷水平均大于200kA,最大值达到270 kA;在接地电阻降低到3Ω时,部分杆塔的反击耐雷水平甚至达到了700kA,耐雷水平提高更多。但塔型确定后随着呼高的增加杆塔的耐雷水平与接地电阻在10Ω及以下时并无太大差别,因此在考虑采用降低杆塔接地电阻这种方式来提高耐雷水平时,对220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线连续遭雷击杆段进行接地电阻复测,对于电阻值超过10Ω的进行降阻改造。

4.2线路避雷器

根据上述分析,避雷器在安装后起到了效果,保护了本基杆塔避免闪络,有一定的作用,但本身避雷器保护范围有限,仅能保护本基杆塔不发生闪络,增加后期的运行维护工作量,因此在安装避雷器时要综合考虑。根据以上分析结果,能够通过降低接地电阻方式的进行接地装置改造,建议将接地电阻改造到10Ω以下,接地电阻值降低有困难的建议安装氧化锌避雷器。

5 结束语

本文分析了220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线连续多基杆塔遭受雷击的原因,并根据原因分析对220kV苏保Ⅰ回线#092、#103、#110、#111、#112塔,220kV苏保Ⅱ回线#93、#094、#096、#097、#098、#101、#106、#107塔共13基杆塔进行接地装置降阻大修,在220kV苏保Ⅰ回线#108、#109、#113、#114塔,220kV苏保Ⅱ回线#100、#103塔安装了氧化锌避雷器,实践证明以上针对性措施效果良好,保障了220kV苏保Ⅰ、Ⅱ回线的安全稳定运行。

参考文献

[1] 交流电气装置过电压保护和绝缘配合GB/T 50064-2014.

[2] 110kV~750kV架空输电线路设计规范GB50545-2010.

[3]高电压技术/赵智大主编.北京:中国电力出版社,2006.8.

作者简介

1.王继承(1986年),男,云南保山,大学本科,工程师,输电线路管理。

2.马御棠(1986年),男,云南昆明,研究士,工程师,输电线路技术监督与服务、接地测试技术研究。

论文作者:王继承1, 马御棠2

论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期

论文发表时间:2017/5/15

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

220kV苏保双线防雷评估及改造论文_王继承1, 马御棠2
下载Doc文档

猜你喜欢