王晨
（深圳供电局有限公司 广东深圳 518000）
摘要：110kV公寮Ⅰ线N3塔在遭受雷击后三相跳闸, 原三相导线悬垂线夹内导线都存在断股现象。本文分析了110kV公寮I线导线遭雷击断股原因，并与架空地线（含OPGW）遭雷击断股原因进行了对比。用输电线路防雷分析系统软件对该杆塔进行了耐雷水平计算，通过对雷电流、接地电阻和避雷器等的分析，提出了预防雷击导线断股措施，总结了线路防雷运维策略。
关键词：雷击；断股；预防措施
Analysis on 110kV Gong Liao I Line Broken Strands of Wire Caused by Lightning Stroke
WANG Chen
(Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd，ShenZhen City GangDong Province，518000)
Abstract: 110kV Gong Liao I Line three-phase tripped after the N3 tower struck by lightning. The inner wire of the original three-phase wire suspension clamp all existed broken phenomenon. This paper analysed the broken strands causes of 110kV Gong Liao I line caused by lightning stroke and compared this with the broken strands causes of overhead ground wire (including OPGW).Then calculated the lightning withstand level of the tower by the system software of transmission line lightning protection analysis. Through the analysis of lightning current, grounding resistance and lightning arrester, this paper put forward to measures to prevent broken strands of wire and summarized the operation and maintenance strategy of transmission line lightning protection.
Key words: lightning；broken strands；prevention measures
引言
输电线路杆塔高度较高，容易遭受雷击[1]，目前在深圳地区雷击已经成为了造成线路跳闸的主要原因。2012年4月20日，深圳市出现了雷雨大风天气，造成了包括110kV公寮Ⅰ线在内的3条110kV线路跳闸。
1 雷击跳闸情况
2012年4月20日09时24分，110kV公寮Ⅰ线A、B、C三相跳闸。220kV公明站侧保护情况：纵联距离、纵联零序方向、距离Ⅰ段保护动作，A、B、C相故障，测距1.1km。
1.1 雷电定位系统情况
根据雷电定位系统查询可知，在9时19分至29分该条线路在线路走廊半径的1km范围内共发生7次地闪。其中9时24分43秒，在距离N3塔476米处发生一次地闪，雷电流幅值-26.2kA。
1.2 故障点查找情况
班组人员根据故障测距和雷电定位系统，对杆塔进行了登塔检查，发现110kV公寮Ⅰ线N3塔三相合成绝缘子、均压环有明显放电痕迹，结合当时的落雷情况，判断为雷击跳闸。
1.3 线路情况
110kV公寮Ⅰ Ⅱ线由原110kV公城Ⅰ Ⅱ线解口入田寮站形成，其中110kV公寮Ⅰ线N3塔于1998年1月投产，为直线角钢塔，位于平原地区，全高20.5米，单回路杆塔，三相导线水平排列。
1.4 雷击跳闸判定
现场故障点查找情况与雷电定位系统第7次地闪[2]在时间和距离上相吻合，根据跳闸情况可判断为反击跳闸。
2 导线断股分析
2014年10月30日，根据计划对110kV公寮Ⅰ线N3塔进行绝缘子单改双工作，在拆除110kV公寮Ⅰ线N3塔原三相导线悬垂线夹时，发现线夹内导线都存在断股现象（A、B、C三相导线均断3-4股），且三相合成绝缘子重锤式均压环均有明显的放电痕迹。导线型号为LGJX-400/50，悬垂线夹型号为XCS-5。
Fig. 2 Wire Strand Broken Picture
2.1 雷击断股判定
1）检查发现仅110kV公寮Ⅰ线N3塔三相悬垂线夹内导线存在断股现象，110kV公寮Ⅰ线其它杆塔以及110kV公寮Ⅱ线均无此现象。
2）断口中间部分向内凹，断痕起始处为不规则的熔断状，显示熔融状态，并有大量熔融气孔。
3）断头完全成圆球熔融状，表明是由高温烧损造成的熔断。
4）导线上仍有放电痕迹，但因时间较长，已出现氧化变黑现象，可判断发生放电时间较早。
根据以上分析，可以判断由于雷击杆塔，造成了ABC三相反击跳闸，由于导线与悬垂线夹间接触电阻较大，此处会产生较高温度，造成导线断股。
2.2 与架空地线雷击断股区别
当雷云对地放电，迎面先导与下行先导中的一支相遇时，就产生了强烈的“中和”过程，产生极大的雷击电流[3]，在架空地线表面产生强烈的电弧。由于架空地线外层股线较细或熔点较低，此电弧弧根产生的高温可能对架空地线单股线产生熔蚀，电弧弧根持续的时间越长，对地线的烧蚀越严重，甚至可因烧蚀直接产生断股。也有可能在熔蚀深度到达一定程度时，在地线的张力作用下由拉伸而产生断股。对于OPGW，由于其接地通道电阻更小，它比普通地线更易遭受雷击，而断股机理类似。
与架空地线雷击断股不同，线夹内的导线并不直接遭受雷击，也不会通过雷电流。而是由于雷击杆塔，造成绝缘子两端电压超过其耐受值，绝缘子表面发生闪络。此时线夹会有电流流过，而由于线夹与导线之间接触电阻较大，会在此处产生高温，造成导线烧蚀，进一步引起断股。
3 杆塔耐雷水平影响因素
对于导线断股，较大的接触电阻引起发热烧蚀是直接原因，而杆塔耐雷水平低是间接原因。下面运用输电线路防雷分析系统软件，对影响杆塔耐雷水平的因素进行分析。
3.1 模型建立
110kV公寮Ⅰ线N3塔为单回路猫头塔，位于平原地区，为直线角钢塔，全高20.5米。
此处主要分析影响反击耐雷水平的因素，计算方法采用DLT620/1997中推荐的反击评估方法[4]，其等效电路图如下[5]。
因此，绝缘子、杆塔高度、接地电阻等因素都会影响到反击耐雷水平，但不同因素对其影响大小不同。而且对于110kV公寮Ⅰ线N3塔来说，部分影响因素很难改变且对耐雷水平影响较小。为提高其反击耐雷水平，应首先考虑容易改变且对耐雷水平提高较明显的因素。
4 预防雷击导线断股措施
根据以上几节的分析可知造成雷击导线断股的直接原因是接触电阻大，间接原因是耐雷水平低，其预防措施可从这两个方面提出。
4.1 对雷击跳闸杆塔线夹进行检查
应结合日常停电检修工作，对于发生过雷击跳闸的杆塔，检修时必须打开线夹对导线进行检查。另根据南方电网公司《35kV～500kV交流输电线路装备技术导则》，悬垂串的导、地线悬挂点应采用预绞式护线条的保护方式，不应使用铝包带。
4.2 降低接触电阻
由于线夹主要对导线起支撑作用，其接触电阻较大，容易造成发热断股。可以采用改进线夹形状或涂抹导电脂等方法降低电阻，减小电流通过时的发热现象。
4.3 安装避雷器
安装避雷器可大幅度提高线路耐雷水平[6]，当出现过电压时，避雷器首先动作，电流经避雷器泄走，不通过线夹，也不会出现发热烧蚀问题。
4.4 改善接地电阻
降低接地电阻可以提高线路反击耐雷水平，对于减少反击有较大作用，可通过重新铺设接地网、采用新型接地材料、喷洒降阻剂等方法实现，其中有避雷线的线路，每基杆塔不连避雷线时的工频接地电阻，在雷季干燥时，不宜超过表2所列数值[7]。
表注：如土壤电阻率超过2000Ω.m，接地电阻很难降低到30Ω时，可采用6—8根总长不超过500m的放射形接地体，或采用连续伸长接地体。其接地电阻不受限制。
结束语
本文通过对110kV公寮I线N3塔导线遭雷击断股原因的分析，总结了其中的直接原因和间接原因。并根据建立的模型，重点对各种影响因素进行了计算，提出了为提高反击耐雷水平，应首先考虑容易改变且对耐雷水平提高较明显的因素。最后给出了几种预防雷击导线断股措施，对实际线路运维具有参考作用。
参考文献
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作者简介：
王晨（1989），男，汉族，陕西安康人，工学学士，从事高压架空输电线路运行与维护工作。
论文作者:王晨
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/1
标签：导线论文; 杆塔论文; 地线论文; 电阻论文; 线路论文; 避雷器论文; 雷电论文; 《电力设备》2016年第7期论文;