110kV同杆双回输电线路的雷电性能Word文件下载.docx
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（1）
3）导线上的电压
导线上有3个电压分量，即
（2）
式中：
—雷击塔顶在导线上形成的感应过电压电分量；
—雷击点（塔顶、避雷线）的电压；
—导线上相电压峰值；
—避雷线与导线间的几何耦合系数；
—避雷线与导线间的耦合系数，考虑避雷线上冲击电晕的影响。
雷击杆塔时，导线上的感应过电压的磁分量比电分量要小得多，故仅考虑后者。
若忽略导线至地面间场强的变化。
且视为与地面处相同，则斜角雷电流波作用下杆塔处导线上的感应过电压的电分量为[2]：
（3）
—反放电速度与光速c的比值，取为0.3；
—杆塔高度，m；
—导线平均高度，m
—雷击杆塔时，迎面流注的长度，m；
—雷电流陡度，kA/μs。
对于迎面流注长度
，参照实验室的试验结果和在自然界观测到的数据，取其等于击距的25%，而击距rs由下式确定[3]：
（4）
式中rs—击距，m。
各相导线上的工作电压分别加以考虑。
雷击出现于交流周期电压的不同电角度时，各相交流电压的瞬时值将有所差别。
4）耦合系数
在图2所示多导线系统中，根据马克斯威尔静电方程有：
（5）
用Ykm代表
的第n行第（1、2、…、m）列元素的代数余子式。
根据上式，可推得具有相同电位的m根导线对第n根导线的几何耦合系统一般形式为：
（6）
双避雷线的起始电晕电压
可由下式确定[4]：
（7）
式中m—避雷线表面光滑系数，取0.82；
hs—避雷线平均高度，m；
r—避雷线的半径，m；
D—避雷线间的距离，m。
具有冲击电晕的避雷线的自波阻由下式计算[4]：
（8）
式中Zs—避雷线无电晕时的自波阻。
当具有相同电压的m根，避雷线及已闪络的导线有冲击电晕时其自波阻下降，按式（7）、（8）可确定其电晕状态下的自波阻
~
这样依式（6）即可得出具有不同V1时相应的
5）绝缘子闪络判据与同杆双回线路耐雷水平的计算
雷击塔顶在双回路6（2×
3相）串绝缘子两端上产生的电压会有所不同，使第一串绝缘子两端电压达到其正极性50%雷电冲击放电电压的最小雷电流定义为线路耐雷水平I1；
使第二串绝缘子再闪络的最小雷电流定义为线路耐雷水平I2。
STDLLP程序能以雷电流由小至大自动步进的方式，计算出一次雷击塔顶的I1和I2。
由于雷击时导线上交流周期电压角度的随机性，为全面分析线路的雷电性能，需对线路耐雷水平进行统计计算，即需考虑电角度对I1和I2的影响。
现假定，雷击出现于交流一周期的任一角度区间（360/24=15）内的概率相等。
于是可依下式确定线路统计耐雷水平概率：
（9）
—线路统计耐雷水平概率；
—线路在各交流电角度区间内的耐雷水平（I1）概率。
式（9）同样适用于I2。
2.同杆双回线路雷击闪络的计算结果
应用STDLLP程序，对某110kV同杆（ZGU1-15型铁塔）双回线路的雷电性能做了计算研究。
该双回线路每相均采用复合绝缘子（FXBW4-110/100）。
本文，对其称为“平衡绝缘”。
表1给出此种情况下，雷击发生于交流一周期各个电角度区间时的线路耐雷水平I1、I2以及闪络发生的相别和所在回路（为节省篇幅，只列出部分电角度下的结果）。
计算时，杆塔冲击接地电阻为15Ω。
由全部计算结果得知，雷击塔顶使第一回路A、B和C相反击闪络的电角度区间数分别为8、7和9个。
当雷电流达到I2时，第二回路仍可继续反击闪络。
第二回路有20个电角度区间的反击发生在与第一回路反击的同名相上，余为异名相上。
表1雷击塔顶时反击耐雷水平（kA）与闪络（√）位置
交流电角度（度）
I1
I2
闪络回路与相别
第一回
第二回
A
B
C
41.0
48.6
√
45
41.4
47.8
90
43.0
51.2
135
40.2
48.4
180
40.8
49.2
225
44.2
49.8
270
42.2
50.4
315
51.8
345
42.0
51.4
为减少第二回路的反击闪络采用的“不平衡绝缘”技术，是在第二回路每相上增装2片玻璃绝缘子（LXP-70，高度146mm）。
加与不加该2片玻璃绝缘子的两回路雷电冲击绝缘强度分别为702和876kV，即高出24%。
同样，对此种“不平衡绝缘”情况也进行了类似计算。
表2为各种计算结果的一个汇总。
上述结果表明，在各种接地电阻阻值条件下，不平衡绝缘方式下双回线路同时闪络的概率较目前平衡绝缘方式均有降低。
杆塔接地电阻越小，不平衡绝缘方式防止双回路同时闪络跳闸的效果越大。
杆塔冲击接地电阻7Ω时，双回线路同时闪络的概率约可降低86%。
冲击接地电阻30Ω时可降低74%。
表2雷击塔顶时线路绝缘闪络概率
冲击接地电阻Ω
平衡绝缘
不平衡绝缘
效果
[
（2）-
（1）]/
（1）
第1回
第2回
7
0.20
0.14
0.019
-86.4
15
0.33
0.27
0.066
-75.6
30
0.48
0.42
0.11
-73.8
注：
（1）、
（2）分别为平衡和不平衡绝缘时双回线路同时闪络概率。
3.实践验证
珠海属多雷地区，110kV线路基本上为同杆双回线路。
雷击时双回线路同时跳闸比较突出。
参照以上研究的思路，珠海供电局为提高向珠海机场供电的同杆双回线路的可靠性，1999年采用不平衡绝缘方式。
近年来陆续扩展到6条线路，积累了部分运行经验。
不平衡绝缘方式的具体作法是：
原双回线路为复合绝缘子的，在一回线路上每相再增装2片玻璃绝缘子（LXHY4-70，高度146mm）；
原双回线路为7片玻璃缘子（LXHY4-70，高度146mm）的，在一回线路上每相再增装2片同型玻璃绝缘子。
表1为平衡绝缘时，110kV同杆双回线路跳闸情况的统计结果。
由其可见，此时双回同时跳闸次数约占跳闸总数的70%。
1999年以来雷击110kV同杆双回差绝缘线路跳闸统计结果见表4。
双回线路同时跳闸次数约占跳闸总数的百分数已降至11%。
即110kV同塔双回线路采用差绝缘方式后，使双回线路同时跳闸的情况减少了84.2%。
这大体上与计算结果（见表2）相当，从而初步验证了该措施的可行性。
表31995年以来全局雷击110kV同杆双回线路跳闸统计
年份
跳闸
（1）
总次数
其中双回同时跳闸
次数
占总次数的比例（%）
1995—1998
16
12
75
1999
5
2
40
2000
4
3
2001
1
100
2002
（2）
合计
27
19
70.4
表41999年以来全局雷击110kV同杆双回差绝缘线路跳闸统计（3）
线路名称
差绝缘投运日期
线路长度，km
跳闸总
次数
（1）
三相甲乙
1999.06
4.552
1（4）
33.3
大红甲乙
1999.09.15
14.295
风官甲乙
2001.05.12
8.832
9
11.1
（1）同杆双回同时跳闸和只跳单回均记为1次。
（2）2002年截止日期为6月17日。
（3）没有只跳强绝缘而不跳弱绝缘的记录，还有3条差绝缘线路没有跳过闸，未统计。
（4）故障录波和主站端SOE记录均有误差，无法确定是否同时跳闸，此表按同时跳闸统计。
4.结语
1）本文介绍的STDLLP程序，可考虑冲击电晕对耦合系数的影响，并计及同塔双回线路各导线上的运行电压，给出雷击塔顶时的耐雷水平I1和I2。
从而为研究此种线路的雷电能性提供了一个有效、便捷的计算工具。
2）110kV同杆双回线路雷电性能的研究表明，适当增加一回路的绝缘以形成差绝缘方式，对减少双回线路同时反击闪络有一定效果。
该方式可在工程中试用，以验证其效果。
3）珠海供电局的运行实践表明，110kV同杆双回线路采用适当增加一回路绝缘的差绝缘方式时，约可使双回线路同时跳闸的情况减少84%。
这大体上与计算结果相当，从而初步验证了该措施的可行性。
建议进一步视察并积累运行经验。
采用不平衡绝缘方式提高同塔双回线路供电可靠性
摘 要：
从线路设计和运行统计等方面论证了广东省广电集团公司珠海供电分公司原有标准型杆塔的空气间隙有足够的裕度，因此可在同塔双回线路上采用不平衡绝缘的保护方式。
从理论和实际运行情况分析了不平衡绝缘方式对提高供电可靠性的作用，结论是：
同塔双回线路采用不平衡绝缘方式能提高线路的耐雷和防污水平，能降低双回线路同时跳闸率。
关键词：
同塔双回线路；
不平衡绝缘保护；
雷击；
跳闸
Usingunbalancedinsulationmodetoimprovepowersupplyreliabilityofcommontowerdoublecircuitlines
HUANGPeizhuan
（ZhuhaiPowerSupplyBranch,GPG,Zhuhai,Guangdong519000,China）
Abstract:
Intermsofthedesignandoperationstatisticsoftransmissionlines,itisdemonstratedthatthereisenoughmargininairgapforstandardpolesofZhuhaiPowerSupplyBranch,GPG,andthatusingunbalancedinsulationprotectiononcommontowerdoublecircuitlinesisfeasible.Theefficiencyofunbalancedinsulationmodeinimprovingpowersupplyreliabilityisanalyzedtheoreticallyandpractically.Itisconcludedthatunbalancedinsulationmodecanenhancethelightningwithstandandantipollutionlevelofcommontowerdoublecircuitlinesandlowertheirsimultaneoustrippingrate.
Keywords:
commontowerdoublecircuitline;
unbalancedinsulationprotection;
lightningstrike;
tripping
在综合经济效益的情况下，高压送电线路的雷击跳闸率应尽可能降低。
广东省珠海地区属多雷区，雷击造成同塔双回线路同时跳闸的现象屡见不鲜，这无疑削弱了同塔双回线路的供电效果。
对同塔双回线路应努力保一回线路供电不中断，最大限度地发挥同塔双回线路的作用。
近年来，广东省广电集团公司珠海供电分公司对不平衡绝缘保护方式作了初步探索，积累了部分运行经验，也取得了初步的效果。
本文主要介绍珠海供电分公司在110kV同塔双回线路中采用不平衡绝缘保护，来提高线路供电可靠性的方法和效果。
1标准型杆塔空气间隙的情况
文献［1］推荐，导线对杆塔的空气间隙在大气过电压下的放电电压U50%一般取绝缘子串的85%，其目的是出现大气过电压时让空气间隙先放电以保护绝缘子不闪络。
统计珠海供电分公司历年来送电线路雷击跳闸情况可知，雷击故障绝大多数为沿绝缘子串闪络，气隙闪络极少，因此可确认空气间隙有裕度；
另外，目前110kV和220kV线路设计中，绝缘子串片数一般取7片和13片，为标准［1］要求的最小值。
因此，多数标准型杆塔中绝缘子串较短（片数少），这为增加绝缘子片数提供了充分条件。
2不平衡绝缘方式的作用
2.1提高线路的耐雷和防污水平
为简化分析，取中等耐雷水平，测算得出在220kV和110kV线路上增加2片绝缘子，雷击跳闸率可分别降低34%和37%左右［2］。
在原有杆塔上增加2片绝缘子后，爬电比距加大了，线路的污闪跳闸率降低近40%；
进行风偏校验，未发现不妥之处［2］。
可见，在原有杆塔绝缘水平的基础上增加2片绝缘子，提高了线路的耐雷和防污水平，降低了雷击跳闸率和污闪跳闸率，生产运行效益显著提高。
2.2降低双回线路同时跳闸率
珠海供电分公司80%以上线路为同塔双回垂直排列，与水平排列线路相比，其线路平均高度h增加了一个线间距离，从雷击次数的计算公式［1］可知，h加大将直接增加线路的雷击次数，从而增大了线路的雷击跳闸率。
计算结果表明，对于110kV线路杆塔，冲击接地电阻在20Ω以下时，呼高每增加3m，雷击跳闸率平均增加1次/（100km·
a）［2］，可见因线路平均高度的增加，同塔双回线路雷击跳闸率会比单回水平排列线路高，因此应加强同塔双回线路的防雷措施。
另外，对珠海地区的运行统计（见表1）表明，同塔双回线路雷击同时跳闸次数约占总雷击跳闸次数的70%，为此应尽量减小雷电反击造成的同塔双回线路同时跳闸率（雷电绕击因雷电流较小，一般不会造成双回线路同时跳闸），可在原有同塔双回线路杆塔上采用不平衡绝缘方式，即在其中一回线路中增加2片绝缘子，来提高该回线路的耐雷水平，而另一回线路保持原有绝缘水平不变。
这样，雷击杆塔时弱绝缘的一回线路先闪络，闪络后的导线又相当于地线，增加了对强绝缘回路导线的耦合作用，进一步提高强绝缘回路的耐雷水平，使其不跳闸，保证线路的连续供电，提高双回线路的供电可靠性。
中国电力科学院曾对珠海供电分公司110kV同塔双回线路不平衡绝缘方式的防雷效果进行计算，计算结果如表2所示。
从表2可知，不平衡绝缘方式下双回线路同时闪络的概率较平衡绝缘方式的低，冲击接地电阻为7Ω和30Ω时，双回线路同时闪络的概率可分别降低86%和74%；
杆塔冲击接地电阻越小，防止双回线路同时闪络跳闸的效果越好。
3运行情况及效果
自1999年6月份开始，珠海供电分公司陆续在部分110kV同塔双回线路的一回线路上增加了2片绝缘子（或加长型合成绝缘子、2片玻璃+合成绝缘子），形成不平衡绝缘保护，到2002年底共有7回、总长53.743km的110kV线路采用了此方案（见表3），据统计，运行了3个完整的雷雨季节，经历了236个雷电日，还没有1串加长型绝缘子闪络，也没有发现风偏气隙不足现象。
统计近几年珠海供电分公司110kV同塔双回线路的运行情况，对于平衡绝缘线路，雷击双回线路同时跳闸平均次数占总跳闸次数的68%（见表1）；
而自1999年6月份以来，不平衡绝缘线路雷击双回线路同时跳闸次数仅占总跳闸次数的11.8%（见表3）。
因此不平衡绝缘方式对降低同塔双回线路同时跳闸率有较显著的效果。
4结束语
珠海供电分公司经过慎重论证后在部分110kV同塔双回线路上采用了不平衡绝缘方式，三年的运行情况表明，该方案在一定程度上能降低同塔双回线路反击闪络同时跳闸概率，提高线路供电可靠性，但仍有待继续跟踪，不断积累经验。
另外，不平衡绝缘方式的运行效果与所在地区的雷电流大小和沿线地形的情况密切相关，因此采用该方案应结合本地区的实际情况综合考虑。
参考文献
［1］DL/T620—1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合［S］.
［2］珠海电力局.220kV送电线路采用13片和15片绝缘子的对比分析［R］.珠海：
珠海电力局，2000.
［3］黄顺涛.山区送电线路防雷计算参数修正的探讨［J］.高电压技术，2001，27
（1）：
71—72
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