摘要：根据中国近年来特高压直流输电线路的运行统计，雷击故障一直处于各类故障的首位，雷害已成为影响特高压直流输电设备安全运行的重要因素。±800kV特高压直流宾金线是中国清洁能源传输的重要通道，其安全稳定运行显得尤为重要。针对特高压直流宾金线发生的2起雷击故障，结合雷电定位系统、故障录波与测距、现场故障巡查和仿真计算，综合判断2起雷击故障均是雷电绕击造成。根据雷电定位系统实测数据，对特高压直流宾金线进行了雷害风险评估计算，并在雷害风险评估计算的基础上，提出了防范特高压直流输电线路绕击的具体措施。
关键词：特高压；直流线路；雷击故障；风险评估；防范措施
引言
雷击是造成特高压输电线路跳闸的因素之一，而输电线路的跳闸率是又是衡量电网可靠性的重要指标，因此研究特高压输电线路的防雷技术对保证电力的稳定运行和减少电力企业的经济损失有重要的意义。雷击故障往往伴随着设备的损坏，如绝缘子碎裂、导线损伤、甚至会造成变电设备的损伤；同时也会对一定区域内的负荷造成一定的影响，尤其是线路变压器组接线方式的架空输电线路一旦跳闹，将会造成台以上容量的主变压器失压，将会影响较大面积的供电能力，造成较大的负荷损失。随着中国“西电东送、南北互供、全国联网”电力发展战略的实施以及直流±800kV特高压输电系统的大量建设，如何保障特高压直流输电线路的安全运行已成为中国电力系统安全运行亟待解决的关键难题。根据中国近年来特高压直流输电线路的运行统计，雷击跳闸一直处于各类故障的第1位，雷害已成为影响特高压直流输电设备安全运行的重要因素。据统计中国特高压直流输电线路走廊大部分途经山脉起伏、地形复杂、雷电活动频繁和山区土壤电阻率高的地区，特高压直流输电线路的防雷面临着严峻的考验。同时，特高压直流输电线路的杆塔较高，引雷面积较大，工作电压高，增加了雷击特高压直流线路的概率，因此，特高压直流线路对雷电防护的需求与常规线路相比更加迫切。
1 特高压宾金线故障情况分析
途径江西电网的±800kV特高压宾金线是中国西电东送和水电送出的能源大通道，±800kV宾金线江西段西起宜春市朱家塘，东至上饶市庙底，全长449.645km，线路走廊经过江西5市16县（区）共69个乡镇，该线段共有铁塔909基，所经地形中丘陵和山区占比达到了59.07%，至2014年7月投运以来，在运行不到1年的时间内，已连续发生了2次雷击跳闸，防雷形式显得异常严峻。
2014-07-16T17：56，±800kV宾金线极II故障，全压再启动成功。故障测距：距金华换流站269.2km，计算故障点为2841号+175m；距宜宾换流站1382km，计算故障点为2839号+7m。
根据雷电定位系统查询，故障时间点前后5min、故障线路周边范围1km内有248处雷电活动记录，主要集中在2829号-2855号附近，最大雷电流为60.8kA。其中在2832号附近有一个雷电流为-37kA的雷电记录，与故障点塔号以及时间、测距信息基本吻合。故障查巡人员发现2832号（极II）外侧绝缘子串整串均有闪络痕迹，极II右上子导线大小号侧均有约5m长烧蚀痕迹。通过对闪络痕迹进行分析，并结合现场情况，确认2832号为故障杆塔。
2015-04-03T7：5，±800kV宾金线极I故障，全压再启动成功。故障测距：距金华换流站461.66km，计算故障点为2446号+104m；距宜宾换流站1190km，计算故障点为2443号+636m。
根据雷电定位系统查询，故障时间点前后5min、故障线路周边范围1km内有11处雷电活动记录，主要集中在2432号-2443号附近，最大雷电流为-54kA。其中在2435号附近有一个雷电流为-54kA的雷电记录，与故障点塔号以及时间、测距信息基本吻合。故障查巡人员发现2435号（极I）大号侧瓷绝缘子串连续多片均有闪络痕迹。通过对闪络痕迹进行分析，并结合现场情况，确认2435号为故障杆塔。
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2 特高压防雷工作中当前存在的问题
特高压输电线路防雷工作中出现的主要问题有这几点：一是传统的方法缺少对线路所处路径的雷击研究，以及雷电参数特性尤其是微气象情况下的雷电特征；二是还没有形成对雷云起电机理的统一认识，对雷电监测、雷害分布和预报的研究不够；三是没有形成对输电线路防雷措施的一致看法；四是对于造成线路损坏的原因了解不全；五是由于我国国土面积巨大，东西南北气候和环境存在较大的差别，雷电呈现的规律有所不同，不能一概而论；六是新的防雷技术的验证需求很长的时间；七是对于防雷技术的经济成本控制的不够，往往在实际意义过程中成本过高，制约其发展。
3防范措施分析
根据特高压直流宾金线实际跳闸情况和雷害风险评估结果，特高压直流宾金线绕击风险要远大于反击风险，但反击风险仍然不能忽视，因此，为了防范特高压直流宾金线路发生雷击跳闸，可采取如下防治措施：
（1）安装可控放电避雷针。可控放电避雷针有提前触发产生向上迎面先导的特性，引发上行雷闪放电，达到拦截、中和雷云电荷，保护被保护对象的目的，在接地电阻有保障的情况下，可增加地线的屏蔽作用，降低绕击跳闸率。
（2）防绕击避雷针。由于特高压直流线路外绝缘配置较高，在架空地线上安装软连接的防绕击避雷针，能有效地将输电线路绕击雷转化为反击雷，并将其幅值进行有效的控制，增加了屏蔽作用，降低了绕击跳闸率。
（3）降低杆塔接地电阻。虽然截至目前特高压直流宾金线路尚未发生过雷电反击，但从雷害风险评估来看，部分杆塔的反击风险仍然较高，因此，对于杆塔接地电阻不满足设计要求的杆塔，应采取降低杆塔接地电阻的措施。
（4）安装线路直流避雷器。直流避雷器作为目前直流线路防雷性能最优的防雷措施，当线路遭受雷电反击或绕击时，绝缘子串两端的电压突然升高导致避雷器动作，但由于其非线性伏安特性，避雷器的残压将大大降低，雷电流泄放后，毫安级的工频电弧迅速熄灭，致使断路器不动作跳闸，保证了输电线路的正常状态，目前部分±500kV直流线路已得到试点应用，防雷效果显著，但造价相对较高，安装程序复杂，在一定程度上制约了推广应用。
4结论
根据上述研究以及对特高压防雷工作的探讨，得出如下结论。
（1）从故障巡视、雷电定位系统的查询与计算结果来看，特高压直流宾金线2次跳闸故障均为雷电绕击引起。
（2）与低电压等级线路相比，由于特高压输电线路杆塔较高，档距较大，虽然故障杆塔均采用的是负保护角，但雷电往往会避开塔顶从侧面直接绕击档距中央导线造成线路跳闸。
（3）从雷害风险评估的结果来看，特高压线路绕击风险要远大于反击风险，但反击风险仍然不能忽视。
（4）为了有效的防范特高压直流线路发生雷击跳闸，可采取安装可控放电避雷针、防绕击避雷针、线路直流避雷器和降低杆塔接地电阻等措施。
参考文献：
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论文作者:夏冠源
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：线路论文; 故障论文; 雷电论文; 特高压论文; 杆塔论文; 防雷论文; 雷害论文; 《电力设备》2017年第20期论文;