摘要：针对采用不平衡绝缘的双回共塔输电线路发生多起遭受雷击同时跳闸事故，对同塔双回架空输电线路，考虑不同相导线上瞬间工频电压影响，计算分析耦合系数差异、横担高度不同、导线平均高度不同对不同回路不同相绝缘子上产生的雷电压差异，从理论上确定同塔双回架空输电线路不平衡绝缘度。由于架空输电线路架设在户外，存在着各种不稳定因素，其中受雷击是造成线路跳闸率居高不下的主要原因，因此必须十分重视输电线路的防护问题。
关键词：不平衡绝缘；输电线路；同塔双回路；应用
引言
采用不平衡绝缘是一种解决同塔双回线路雷击同跳问题的方法。不平衡绝缘即人为地造成同塔双回线路之间的绝缘强度差异，在雷电反击杆塔时，使绝缘强度较低的一回线路（低绝缘侧）首先发生闪络以分流雷电流，从而提高绝缘强度较高的另一回线路（高绝缘侧）的耐雷水平。因此双回共塔输电线路需采取不平衡绝缘以防止双回线路同时遭受雷击跳闸。由于不平衡绝缘度选用不当，采用不平衡绝缘的双回共塔输电线路仍然会发生雷击跳闸事故，应引起有关人员的注意。
1.110kV 同塔双回输电线路防雷设计的必要性
分析电能是现代社会文明的基础。它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力，在国民经济中占有十分重要的地位。而电力线路是电力系统的重要组成部分，它担负着输送和分配电能的任务，在电力系统中充当纽带的作用。架空输电线路一般沿途翻山越岭、跨江过河，即要经受严寒酷暑，还要承受风霜雨雪及雷击。雷电是一种很严重的自然灾害，雷电活动一旦对大地产生放电，便会引起巨大的热效应，电效应和机械力，而造成巨大的破坏。而输电线路分布很广，地处旷野，绵延数百公里，很容遭受雷击。根据广东电网2007-2011 年同塔线路防雷运行统计表明，110kV 及以上线路雷击同跳次数约占全部雷击跳闸的15-30%，其中双回同跳约占80%以上、110kV 同跳约占70%以上，因此应重点防治110kV、220kV 雷击双回同跳，并且110kV 同塔线路绝缘配置不平衡度应大于220kV 同塔线路。因此同塔双回输电线路防雷工作重点，应尽力减少线路多相雷击故障，减少同塔双回线路雷击同跳事件雷击跳闸次数。110kV 同塔双回输电线路的雷害事故成为电力系统稳定运行的一个重要课题。
110kV 同塔双回输电线路为电网提供安全可靠的运行方式，当一回发生供电事故时，另一回可马上对其恢复供电，提高输电线路供电可靠性。
当雷电击中输电线路后不仅引起同跳事件，甚至会沿输电线路传入变电站的侵入波会威胁着变电站的电气设备，造成重大事故。因此做好输电线路的防雷设计不仅可以减少雷击同塔双回输电线路引起的雷击同跳次数，还有利于变电站内电气设备的安全运行，是保证电力系统供电可靠性的重要环节。
2.加强绝缘配置方式
目前同塔双回架空线路加强绝缘方式一般采用平衡高绝缘和不平衡绝缘两种配置方式。
2.1平衡高绝缘
即同塔双回线路的不同回路采用的绝缘方式比正常配置方式增加1到2片绝缘子的加强绝缘配置。根据国内外经验，采用平衡高绝缘设计，对于110kv及以上运行电压等级较高的同塔双回线路，不仅能有效提高两回线路的耐雷水平，大大减少总跳闸率，还能明显降低因线路遭受雷击而引起的双回路的同时跳闸事故，是一种比较有效的措施。目前在美国和日本的同杆双回线路一直都采用平衡高绝缘设计。
2.2不平衡绝缘
即同塔双回线路的一回线路采用正常绝缘配置方式，另一回线路采用比正常配置方式增加1到2片绝缘子的加强绝缘配置，也就是两回线路的绝缘子串片数有所差异。这样，雷击时正常绝缘子串片数的回路闪络的几率很大，闪络后的导线相当于地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了线路的耐雷水平使之不发生闪络，从而保障了另一回路的连续供电。根据相关统计数据表明，如果采用不平衡绝缘配置方式，虽能有效降低同塔双回线路同时跳闸的概率，但折算到单回线路后总跳闸率还是较高的。因此，这种配置方式是以牺牲一回线路的安全运行为代价来降低两回线路的同时跳闸率，但总跳闸率会比较多，这在当前强调电网的安全运行高于一切的背景下，是不能充分提高供电安全性的。
3.不平衡绝缘在 220 kV 线路中的应用
3.1 绝缘不平衡度的影响
在导致线路同跳的各种多相闪络事故中，由于两相闪络所需的雷电流最小，因此由两相闪络引起的同跳事故也最多。图 1为在不同的绝缘不平衡度下，220 kV 同塔双回线路的单相和两相耐雷水平计算结果。计算中，低绝缘侧保持原有的绝缘水平（15 片 146 mm 盘高绝缘子）不变，高绝缘侧的绝缘子片数由 15 片逐渐增加到 21 片。
图1 不同绝缘不平衡度下的耐雷水平
由图 1 可见，当高绝缘侧的片数增加时，单相闪络耐雷水平没有明显改变，基本维持在 110 kA 左右。这是因为当线路两侧的差绝缘形成后，单相闪络故障均发生在低绝缘侧，故单相闪络的耐雷水平仅受低绝缘侧（固定为 15 片）的影响，而与高绝缘侧的绝缘水平变化无关。
3.2工程设计应用
平衡高绝缘和不平衡绝缘已在几个工程中得到了设计应用。
3.2.1平衡高绝缘的设计应用
某220kV输变电工程，110kV线路为双回路同塔架设，分别为220kV变向不同的110kV 变电站供电。为了避免两个不同的110kV 变电站在双回线路遭受雷击时，同时失去220kV变电源，应提高双回线路的整体耐雷水平，悬垂串和耐张串采用平衡高绝缘措施，均在正常配置方式上增加1 片绝缘子。
3.2.2 不平衡绝缘的设计应用
某220kV 线路为双回路同塔架设，分别为220kV电源来自不同的变电站。如果双回电源线路在发生雷击故障时，为了保障其中一回线路的连续供电可靠性，确保220kV变电站的连续不缺电，在设计过程中采用不平衡绝缘配置方式，即220kV线路悬垂串和耐张串按正常绝缘方式配置，分别为16 片和17 片，220kV线路（主供电源线路）悬垂串和耐张串较正常绝缘各增加两片，分别为18片和19 片。
4.结束语
总之，同塔双向线路绝缘设计质量的影响变电站线路供电可靠性最重要的因素。因此，电力设计人员应根据双回送电线路送电侧和受电侧的实际情况，综合考虑各方面的因素，合理选择加强绝缘配置方式，并采取必要的防雷措施，避免雷击跳闸现象的出现。只有这样，才能真正提高电力系统输电线路的供电可靠性。
参考文献：
[1] 陶礼兵；李志军.采用差绝缘方式降低110kV同塔双回线同跳几率[J].浙江电力.2012年第09期
[2] 植芝豹.同塔双回架空输电线路不平衡绝缘选用探讨[J].广西电力.2010年第01期
论文作者:孙达
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：线路论文; 不平衡论文; 方式论文; 绝缘子论文; 雷电论文; 变电站论文; 回路论文; 《电力设备》2018年第8期论文;