摘要：为了从根本上对雷击同塔双回线路导致双回路同时跳闸而引发停电事故的防止，在实际操作过程中，对纵联差动保护的防同跳效果进行详细分析和研究，并且从继电保护的角度提出了一些相对应的解决措施和意见，本文对此进行详细分析和研究。
关键词：同时跳闸、纵脸差动保护、耐雷水平、继电保护
随着经济的发展，对电力的需求日益增加，输电线路不断建设，输电线路走廊日益紧张。同塔双回线路由于具有单位走廊的输电容量、输电效率和投资回报率等方面的技术和经济优势，在我国电力系统中得到了广泛应用。雷击是造成输电线路跳闸停电事故的主要原因，在110-500 kV输电设备事故中，雷击跳闸次数占总跳闸次数的第1位。以浙江省为例，2010-07-08期问，雷击引起输电线路跳闸次数达201次，其中220 kV线路60次。在
这60次跳闸中，有5起造成了220 kV同塔双回线路雷击同时跳闸（简称同跳）事故。对于同塔双回线路，由于两回线架设于同一杆塔上，线路传输功率大，当发生雷击故障时，可能导致双回线路同时闪络切除，甚至整个电源通道中断，造成多个变电站失压或大面积停电事故，对电力系统造成严重冲击。因此，如何尽量避免雷击同塔双回线路导致的双回路同时跳闸停电，是工程应用中广为关注的重要课题。
1.雷击同塔双回线路同时跳闸特点分析
1）雷击线路同跳现象主要集中在110 kV和220kV同塔双回线路中，而对于500 kV同塔双回线路，双回线路同时闪络跳闸的现象几乎很少出现。主要原因是500 kV线路耐雷水平较高，且同塔双回反击耐雷水平高于自然界雷电活动的绝大多数雷电流幅值。
2）雷电反击是造成同塔双回线路雷击同时跳闸的主要原因。但在雷电特别频繁的地区，也可能发生连续、多次雷电绕击导致双回线路同时跳闸。
3）实际工程中，同塔双回线路遭受雷击时发生较多的是单回线路闪络和双回路两相闪络，而三相、四相闪络的情况较少发生，五相和六相闪络故障极少发生。
4）地形对同塔双回线路雷击同时跳闸影响较大，双回同时跳闸事故主要发生在杆塔接地电阻较高且雷电活动频繁的山区[1]。
2.雷击同塔双回线路继电保护现状分析
目前应用于同塔双回输电线路的保护配置按原理可分为3大类：①纵联差动保护，也叫光纤差动保护；②纵联方向保护；③纵联距离保护。其中①类保护通道为光纤通道，②、③类保护通道为载波通道或光纤通道。重合闸采用单相重合闸方式，重合闸时问为1s。
可见，在同塔双回线路中，当工回路与II回路发生同名相的单相接地故障（如工回路与II回路均A相接地）时，不论是纵联差动保护还是纵联方向、纵联距离保护均能实现单相跳闸，单相重合；但是双回线路发生异名相单相接地故障时，采用纵联差动保护可以实现单相跳闸、单相重合，而采用纵联方向保护和纵联距离保护会导致两回线路三相跳闸、不重合；当发生两回线路的三相闪络时，如工回路的A， B相接地，II回路的B相接地故障，采用纵联差动保护时工回路停电，II回路能实现单相跳闸并重合闸，继续带电运行，而采用纵联方向和纵联距离保护均会导致两回线路同时停电；当两回线路的更多相闪络故障时，不论是纵联差动保护还是纵联方向、纵联距离保护，两回线路均会同时跳闸停电[2]。
3.同塔双回线路反击耐雷水平分析
雷击输电线路包括反击和绕击，由于单次雷电绕击一般只会造成输电线路单相闪络，只有在发生连续、多次雷电绕击时才可能导致同塔双回线路同时跳闸。而对于雷电反击，只要雷电流幅值超过同塔双回线路双回反击耐雷水平，就可能导致双回线路同时闪络跳闸，因此雷电反击是造成同塔双回线路同时跳闸的主要原因。影响同塔双回线路反击耐占水平的主要因素有线路相序布置、杆塔接地电阻、杆塔高度、档距以及线路绝缘水平等，下面将分别就这些因素对同塔双回线路的耐雷水平进行分析。
2010年8月浙江省220 kV象鹤/象睦线同塔双回线路发生两回线路的A， B相同时闪络故障，开关动作，三相跳闸，重合闸不动作[3]。本文以该同塔双回线路的实际杆塔为例，基于电磁暂态仿真计算程序EMTP，对影响线路反击耐雷水平的主要因素分别进行仿真计算。仿真分析时杆塔采用改进的多波阻抗模型，雷击击闪络判据采用IEC 60071-4推荐的相交法作为绝缘了串闪络判据，并考虑雷击塔顶时导线上的感应电压分量[0 9-20}。分析时选取的计算参数为：塔型SZS32A，导线型号LGJ-300/40，地线JLB35-100，杆塔塔头尺寸如图1所示。
对于同塔双回线路，导线的相序布置是影响两回线路中同名相导线绝缘了两端电压的主要因素，会对同塔双回线路导线闪络的顺序产生一定的影响，并可能影响输电线路的耐雷水平。为了分析导线布置方式对同塔双回线路耐雷水平的影响，选取几种典型相序布置方式进行研究，导线布置方式如图2所示，仿真计算时雷击点选为杆塔塔顶避雷线。
分别对上述3种导线布置方式下线路的防雷性能进行计算，图3为3种典型导线布置方式下线路耐雷水平随杆塔接地电阻的变化曲线。可以看出，220 kV同塔双回输电线路的导线布置方式对线路的耐雷水平影响不大[4]。在3种典型方式下，线路单相、两相、三相和四相耐雷水平都非常接近，仅三相、四相耐雷水平稍有差别，且耐雷水平随接地电阻的化趋势也相同。因此，在220 kV同塔双回线路中，不同导线布置方式下，同名相导线所处横担高度的不同对线路整体的耐雷水平影响较小，在计算线路的耐雷水平时，导线的相序布置影响可以忽略不计。但是计算结果也表明，虽然导线的相序布置方式对线路的耐雷水平影响不大，但会影响导线发生闪络的相别以及导线闪络相别的顺序。
4.继电保护装置在典型雷击故障下的动作分析
双回线同时闪络跳闸与线路所采取的继电保护装置的性能密切相关。
由于纵联差动保护是利用输电线路两端的电流波形和电流相量和的特征，按相比较线路两侧电流幅值和相位，因而具有良好的故障选相能力，能实现选相跳闸。而对于纵联距离保护和纵联方向保护，由于同塔双回线路故障的复杂性，其选相元件有可能会误选故障相，如将异名相跨线故障误选为相问故障。因此，同塔双回线路所采取的继电保护装置性能直接关系到雷击杆塔时双回线路的跳闸结果[5]。
在同塔双回线路中，雷击击输电线路可能导致线路单相、两相、三相或更多相闪络，下面将结合继电保护装置分别分析各种闪络故障对电力系统造成的危害。
1）当发生同塔双回线路单相闪络故障时，现有继电保护装置均可以正确选出故障相，因此可以实现单相跳闸、单相重合，不会造成双回线路停电事故。
2）当发生同塔双回线路四相闪络时，由于闪络相发生在两回线路，且通常每一回线路均有两相闪络，因此所有继电保护装置均会三相跳闸、不重合，即造成两回线路同时停电。
3）当发生更多相闪络故障时，即使安装纵联差动保护也会将两回线路同时切除，导致双回线路同时停电。
5.结束语
综上所述，在实际操作过程中，同塔双回线路的两相耐雷水平和单相耐雷水平相比可以看出，两者之间比较类似，而三相耐雷电水平和四相耐雷水平之间比较接近，所以根据这一根本原则。在实际操作过程中，可以根据实际情况，科学合理的利用纵联差动保护，实现单相跳闸、单相重合等情况。
参考文献
[1]王剑等.330kV同塔双回线路过电压计算及分析[J].高电压技术.201（10）.
[2]李瑞生等.同杆井架双回线继电保护工程应用实践[J].电力系统保护与控制.2010（050）.
[3]李振等.线路避雷器改善同塔多回线路防雷性能的分析[J].高电压技术.2011（12）.
[4]陈永明等.输电线路雷电防护技术研究：防护措施[J].高电压技术.2010（12）.
[5]李汉明等.220/110kV同杆四会线路耐雷性能的研究[J].电网技术.2010（21）.
论文作者:周毅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/12
标签：线路论文; 单相论文; 导线论文; 杆塔论文; 雷电论文; 故障论文; 发生论文; 《电力设备》2017年第15期论文;