近年來，西藏電網(wǎng)線路長(zhǎng)度和規(guī)模快速增長(zhǎng)，500kV藏中聯(lián)網(wǎng)的投運(yùn)和后續(xù)阿里聯(lián)網(wǎng)工程的建設(shè)為西藏電網(wǎng)的安全運(yùn)維又提出了更高的要求。

本論文針對(duì)西藏220kV輸電線路的檔距、接地電阻、絕緣子片數(shù)等方面進(jìn)行了分析，對(duì)典型雷擊跳閘的月度分布、塔型和地形地貌進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。最后，針對(duì)常見的防雷措施，結(jié)合西藏220kV線路實(shí)際情況，逐一進(jìn)行了討論和分析。本文相關(guān)內(nèi)容和結(jié)論可以為高海拔地區(qū)防雷改造和運(yùn)維提供參考。

1 西藏220kV環(huán)網(wǎng)基本情況

西藏220kV環(huán)網(wǎng)以虎曲線為主體，由曲乃I、Ⅱ線、曲墨Ⅰ、Ⅱ線、奪曲線、拉奪Ⅰ、Ⅱ線等9條線路繞其周圍共同組成，除虎曲線外，其他220kV線路多以單雙混架為主，整個(gè)220kV環(huán)網(wǎng)全長(zhǎng)534.04km，其檔距、接地電阻、地形地貌、塔形及絕緣子配置情況如圖1所示。

圖1 西藏220kV環(huán)網(wǎng)整體情況

在塔形方面，由于周邊群山包圍、地勢(shì)高低起伏、變化劇烈，輸電線路需隨地形變化架設(shè)，因此轉(zhuǎn)角塔和耐張塔占比較高，為39%。西藏220kV環(huán)網(wǎng)中主要采用杯型鐵塔，其設(shè)計(jì)避雷線保護(hù)角為10°，相對(duì)于規(guī)程要求的15°更為嚴(yán)格。

在檔距分布方面，由于地形限值220kV環(huán)網(wǎng)中檔距超過600m的占比較高。大檔距對(duì)雷擊跳閘的影響主要表現(xiàn)在線路走廊受雷面積增加，大檔距發(fā)生累積的概率較大，另一方面大檔距一般跨越山谷、河流等，地面對(duì)雷電的屏蔽效應(yīng)減弱，容易發(fā)生繞擊。

接地電阻方面，由于該線路架設(shè)在高山峻嶺或礫石較多環(huán)境，沿線接地電阻降阻困難，且由于降水較少，近半數(shù)桿塔接地電阻超過25◆。

對(duì)于同塔雙回線路，除鐵塔的地線保護(hù)角小于0°，滿足規(guī)程要求外，為提高雙回線路的耐雷水平，絕緣配置較單回線路提高了10%以上，同時(shí)外過電壓間隙值也相應(yīng)進(jìn)行了增加。

外絕緣配置及絕緣子片數(shù)方面，由于西藏地區(qū)平均海拔高度達(dá)到4km，該線路架設(shè)時(shí)已經(jīng)考慮了海拔修正，其絕緣子片數(shù)相對(duì)于平原地區(qū)已經(jīng)有所增加。隨著絕緣子片數(shù)的增加，其絕緣子串的耐雷水平也有所提升。

2 典型雷害故障統(tǒng)計(jì)分析

由于西藏地區(qū)雷電定位系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較短，且雷電定位系統(tǒng)受制于信號(hào)傳輸和供電穩(wěn)定性影響，雷電探測(cè)站在線率較低，選擇在2016—2018年雷電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完整和現(xiàn)場(chǎng)故障數(shù)據(jù)完備的40次雷擊故障跳閘進(jìn)行分析。

在月度分布方面，40次雷擊故障跳閘發(fā)生在5—10月，其中6—9月雷擊故障跳閘較為集中，占比92.5%，雷擊跳閘月度分布如圖2所示。根據(jù)西藏雷電定位系統(tǒng)，對(duì)雷電活動(dòng)月度情況進(jìn)行分析，如圖3所示。通過圖2、圖3對(duì)比可以看出，雷擊故障跳閘較為集中的6—9月同時(shí)也為雷電活動(dòng)頻繁月份。

圖2 2016—2018年雷擊故障跳閘月份分布

圖3 2016—2018年雷電活動(dòng)月份分布

在塔形方面，40次雷擊故障跳閘中17次為耐張塔（轉(zhuǎn)角塔），23次為直線塔。在220kV環(huán)網(wǎng)中，直線塔數(shù)量約為耐張塔（轉(zhuǎn)角塔）數(shù)量的1.5倍，而跳閘次數(shù)為1.35倍。因此，耐張塔（轉(zhuǎn)角塔）雷擊跳閘的概率大于直線塔。

耐張塔（轉(zhuǎn)角塔）雷擊概率較大因?yàn)樘€受到避雷線的保護(hù)大大減弱，更易遭受雷電繞擊。另外，耐張塔（轉(zhuǎn)角塔）跨越山谷河流或?qū)?dǎo)線走向進(jìn)行改變時(shí)，地面或避雷線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)作用減弱，增加導(dǎo)線本體的繞擊概率。

地形地貌方面，40次故障中，故障桿塔所處地形14次平地，非平地26次，位于平地的桿塔雷擊故障概率相對(duì)較小。非平地中1次山谷、4次山頂、6次爬坡、15次沿坡。地形地貌對(duì)雷擊跳閘的影響主要表現(xiàn)在山頂和沿坡等地形附近地面對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用減弱，易發(fā)生雷電繞擊。另外，由于西藏220kV線路走廊在非平地附近樹木較少，輸電線路更易遭受雷擊。典型桿塔位于山頂及沿坡地形示意圖如圖4所示。

圖4 桿塔位于山頂及沿坡示意圖

3 西藏電網(wǎng)防雷措施分析

輸電線路的雷擊跳閘率受到多種因素的影響，其中地閃密度是輸電線路所經(jīng)區(qū)域的客觀氣象條件。本文主要針對(duì)減小避雷線保護(hù)角、加強(qiáng)絕緣水平、降低桿塔接地電阻等常見防雷措施進(jìn)行分析。

3.1 減小避雷線保護(hù)角度

減小避雷線保護(hù)角能夠有效降低架空輸電線路的繞擊率，西藏地區(qū)220kV線路已經(jīng)全線架設(shè)雙避雷線，其保護(hù)角滿足相較于規(guī)程不大于15°要求更為嚴(yán)格，一般為10°。由于避雷線保護(hù)角受制于塔頭尺寸，如需進(jìn)一步減小目前西藏地區(qū)220kV避雷線保護(hù)角需要對(duì)塔頭進(jìn)行改造，經(jīng)濟(jì)性較差。

3.2 加強(qiáng)線路絕緣水平

加強(qiáng)線路的絕緣水平能夠有效降低線路反擊和繞擊率。由于西藏平均海拔4km以上，輸電線路在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了高 海拔修正，其絕緣配置和絕緣子數(shù)量已經(jīng)相對(duì)于內(nèi)地進(jìn)行了增加。因此，繼續(xù)加強(qiáng)輸電線路絕緣水平和增加絕緣子數(shù)量降低雷擊跳閘率不予考慮。

3.3 降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻能夠通過降低雷擊桿塔或避雷線時(shí)塔頂電位，進(jìn)而有效降低反擊雷擊跳閘。降低桿塔接地電阻的措施主要包括接地體深埋、水平方向外延接地體、加裝降阻模塊等方式。西藏地區(qū)高山峻嶺和礫石地形較多，相對(duì)于平原地區(qū)降阻成本較高。對(duì)于已建線路實(shí)測(cè)桿塔接地電阻大于25◆?的桿塔，需要進(jìn)行降阻改造，另外新建220kV線路需要依據(jù)地形地貌，考慮接地體腐蝕等因素確保線路接電阻滿足工程需求。

3.4 加裝保護(hù)間隙

保護(hù)間隙安裝在絕緣子串兩端，當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)能夠通過短接部分絕緣子，使絕緣子本體得到保護(hù)，其目的非降低雷擊跳閘率。西藏地區(qū)由于海拔較高，其絕緣配置和絕緣子片數(shù)相對(duì)于低海拔地區(qū)有所增加。加裝保護(hù)間隙，有悖于高海拔地區(qū)絕緣校正原則，因此不予考慮。

3.5 安裝線路氧化鋅避雷器

現(xiàn)有研究表明，通過安裝氧化鋅避雷器是可以有效減少線路雷擊事故的發(fā)生，對(duì)于繞擊和反擊均有較好的防治效果。對(duì)于西藏雷電活動(dòng)區(qū)域特征明顯，降低接地電阻困難實(shí)際情況，推薦采用安裝氧化鋅避雷器對(duì)雷擊跳閘事故高發(fā)線路段進(jìn)行防雷措施改造。

4 結(jié)論

本文針對(duì)西藏在運(yùn)220kV線路檔距、接地電阻、地線保護(hù)角和外絕緣配置等進(jìn)行了分析。針對(duì)2016—2018年雷電跳閘數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，給出了雷電跳閘月度、塔形和地形地貌分布規(guī)律。基于西藏普遍接地電阻較高、線路運(yùn)維難度大等情況，對(duì)常見的防雷措施進(jìn)行了分析，推薦針對(duì)性降低接地電阻和加裝線路避雷器降低西藏電網(wǎng)雷擊跳閘率。