220Kv输电线路导线遭受雷击的分析原因和解决措施

某220kV架空输电线路，同塔双回路架设，导线为2×LGJ-300/25，地线为2根OPGW-150；铁塔均为角钢自立塔，其中1#~10#导线为垂直排列，11#~12#穿越500kV线路，采用的是穿越塔，穿越塔导线布置方式为三角形排列，13#~变电站终端塔导线为垂直排列。近期该线路10#-11#档内（垂直变三角排列）连续两次遭受雷击导致相间短路跳闸。220kV输电线路因雷击导致相间短路跳闸情况非常少见，而且此次雷击发生在导线由垂直排列变三角形排列这一档的情况更为少见。发生此情况可能是相间距离不足或绕、反击造成的，为此笔者将个人观点简单做如下分析：

1.相间距离要求

对于220kV导线线间导线的相间距离，在《110kV~750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）第7.0.11条规定，在海拔高度不超1000m的地区，在塔头结构布置时，相间操作过电压最小间隙为2.40m，档距中考虑导线风偏工频电压和操作过电压相间最小间隙分别为0.90m与的相关要求，针对雷电过电压该部分未见具体要求。在《电力工程高压送电线路手册（第二版）》中要求导线排列方式改变时220kV允许的最小净空距离不小于4.0m~4.5m。

笔者在实际工作中，220kV线路导线的线间允许距离一般按《110kV~750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）第8.0.1条进行计算获得（本次排列方式改变时可以将两侧同时折算为水平或垂直再计算出相间距离最小处的允许距离）。然后根据杆塔结构及导线相关参数等计算出排列方式改变时各相导线线间的实际最小距离值（同时计算出该点距离两侧杆塔的距离值用于允许距离计算使用），如果该值不小于GB50545-2010第8.0.1条计算允许的值满足要求，否则不满足要求。不满足要求就可能导致因雷击使相间短路跳闸。

以上是设计理论计算值，在理论计算满足要求的同时要严格要求施工在实际施工中弧垂严格按照设计要求的进行放紧线，如果施工中施工未严格按照设计要求进行放紧线，也可能导致排列方式改变时线间最小距离处的相间距离不满足GB50545-2010要求导致因雷击使相间短路跳闸。

除开220kV外其他电压等级的线间距离计算可参考GB50545-2010外还可以根据电压等级参考《66kV及以下架空电力线路设计规范》（GB50061-2010）第7.0.3条、《1000kV架空输电线路设计规范》（GB50665-2011）第8.0.1条及《±800kV直流架空输电线路设计规范》（GB50790-2013）第8.0.1条及《±1100kV直流架空输电线路设计规范（报批稿）》第8.0.1条等规程有相关规定。当实际值大于以上规程计算出来的距离时既满足要求。（小编注：相关计算小编在《架空输电线路导线线间距离计算》介绍过）。

2.绕、反击情况分析

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T50064-2014）第5.3.1条规定：有地线线路的反击耐雷水平不宜低于下表所列数值。

注：

1反击耐雷水平的较高和较低值分别对应线路杆塔冲击接地电阻7Ω和15Ω；

2雷击时刻工作电压为峰值且与雷击电流反极性；

3发电厂、变电站进线保护段杆塔耐雷水平不宜低于表中的较高数值。

经过测量，2基塔接地电阻值均小于1欧姆。根据雷电流幅值概率公式lgP=-I/88的，220kV输电线路达到100kA时概率不到1%，根据运行经验及雷电定位系统检测到的雷电流多数在10-30kA之间，50%负极性雷电流概率值为17kA，远远小于220kV线路设计的耐雷水平。也就是说，220kV输电线路的雷击跳闸，几乎为绕击雷造成。而且通过计算可以得知，反击耐雷水平大于绕击的耐雷水平。结合当时雷电定位系统，该线路附近落雷电流值小于反击耐雷水平，大于绕击耐雷水平，也这与以上分析一致。

此线路遭受雷击导线档，垂直排列变三角形排列，导线延伸方向出现螺旋延展，螺旋的导线感应雷电的金属导线增多，互感作用增强，容易起到引雷作用。短期内同一档同一位置发生两次相同因雷击造成相间短路故障，与该导线由垂直变三角形排列形成螺旋，使得导线暴露弧度较大也有很大关系，具体可用EMTP完整建模，找出薄弱点。

从该档从照片（如下图）看，各相导线线间距离较小，雷雨天气时导线会随风摆动，会造成相间距离缩小，而且双分裂导线子导线间距可能大于400mm，会进一步缩小相间距离。

从上分析笔者认为该线路因设计原因造成的线间距离不足可能性较小，因设计单位一般会进行相关校核计算；遭受雷击相间短路的最大可能原因就是由于施工时孤立档（10#、11#均为耐张塔）紧线施工过程中存在一定的误差，导致垂直排列变三角形排列这一档相见距离最小处距离小于雷电过电压情况下的允许空气间隙要求，在雷电作用下，空气间隙击穿，相间短路发生。

3.可采取的解决措施

1复核相间距离，从设计、施工方面看有没有问题，如果设计有问题进行杆塔电气或其他方式调整；如果施工存在问题，进行弧垂按设计要求调整，必要时可考虑更换导线。

2、使用相间间隔棒，在相间距离最小处用相间间隔棒支撑，以保证各相导线的线间距离满足要求。

3、安装侧向避雷针，人为造成导线为负保护角，此种防雷方式投资少，施工方便，运行时间长。（侧向避雷针是在地线上安装水平短针，以增强地线对弱累的吸引能力，增加避雷线的保护范围，从而降低输电线路绕击率的一种防雷技术。）