寧夏變電站雷擊跳閘現(xiàn)場勘驗(yàn)溯源

寧夏地區(qū)地處西北雷暴高發(fā)區(qū)，年均雷暴日數(shù)超過30天，且多為伴隨強(qiáng)對流天氣的直擊雷過程，省內(nèi)220kV及以上變電站近三年雷擊跳閘事件中，繞擊故障占比達(dá)62%，遠(yuǎn)超全國平均水平。四川雷訊防雷技術(shù)有限公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)接到檢修單位邀約后，第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場開展故障溯源勘查。針對事故當(dāng)日330kV某110kV出線間隔跳閘事件，團(tuán)隊(duì)調(diào)取了變電站故障錄波裝置與電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)，定位到雷擊點(diǎn)位于變電站外圍21米處的進(jìn)線保護(hù)段，雷電流幅值達(dá)到89kA，遠(yuǎn)高于該段線路原設(shè)計(jì)的40kA繞擊耐雷水平。

現(xiàn)場勘測發(fā)現(xiàn)，該變電站處于賀蘭山麓緩坡地帶，地勢高出周邊農(nóng)田近12米，進(jìn)線檔距達(dá)到187米，跨越一段無屏蔽的開闊灌渠區(qū)域?，F(xiàn)場實(shí)測進(jìn)線桿塔的避雷線保護(hù)角為18°，超出DL/T620規(guī)程中山區(qū)變電站15°的限值要求，且進(jìn)線檔兩端的變電站構(gòu)架避雷針與線路桿塔避雷線未實(shí)現(xiàn)電氣連通，存在近1.2米的屏蔽間隙。沿雷電路徑排查過程中，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)該間隔出線CT的傘裙表面存在貫穿性閃絡(luò)通道，接地引下線連接螺栓有明顯燒灼痕跡，初步判斷雷電繞擊避雷線后，通過相導(dǎo)線感應(yīng)過電壓擊穿CT絕緣，Zui終引發(fā)開關(guān)跳閘。

定制化防雷檢測方案設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)場勘查的初步技術(shù)團(tuán)隊(duì)針對該變電站的運(yùn)行場景制定了全維度檢測驗(yàn)證方案。方案圍繞繞擊核心成因搭建三維電磁模型，輸入該區(qū)域近十年的雷暴特征參數(shù)，模擬不同保護(hù)角下的導(dǎo)線繞擊率變化，對全站接地網(wǎng)進(jìn)行分段直流電阻測試，排查接地網(wǎng)腐蝕與接地阻值不達(dá)標(biāo)的問題?？紤]到寧夏地區(qū)土壤電阻率受季節(jié)凍土影響波動(dòng)較大，檢測安排在雷暴季來臨前的3月開展，預(yù)留土壤溫濕度對測試結(jié)果的修正系數(shù)，避免凍土假象導(dǎo)致的檢測數(shù)據(jù)失真。

方案覆蓋變電站二次系統(tǒng)的雷電侵入波防護(hù)檢測：逐臺(tái)核查各間隔SPD的壓敏電壓、泄漏電流參數(shù)，測試低壓配電柜、通信端子箱的等電位連接可靠性，對比故障時(shí)段的錄波數(shù)據(jù)核對避雷器的動(dòng)作次數(shù)與殘壓水平。針對涉事110kV出線間隔，團(tuán)隊(duì)還設(shè)置了沖擊接地電阻測試環(huán)節(jié)，通過大電流脈沖發(fā)生器模擬雷電流入地過程，實(shí)測桿塔接地裝置在高頻雷電流下的散流能力，區(qū)別于工頻接地電阻測試的結(jié)果偏差。整套檢測流程嚴(yán)格遵循GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范與電力行業(yè)防雷檢測標(biāo)準(zhǔn)，所有測試數(shù)據(jù)同步錄入防雷云平臺(tái)，形成可追溯的檢測臺(tái)賬。

實(shí)地驗(yàn)證故障根因

現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)逐步驗(yàn)證了前期的故障推斷。三維模擬計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)避雷線保護(hù)角為18°時(shí)，該進(jìn)線段的繞擊跳閘率達(dá)到0.42次/百公里·年，是保護(hù)角優(yōu)化至10°時(shí)的3.7倍；未連通的避雷線與構(gòu)架避雷針間隙，在雷電流先導(dǎo)下行過程中形成了明顯的屏蔽盲區(qū)，先導(dǎo)通道更容易向相導(dǎo)線畸變發(fā)展。實(shí)測沖擊接地電阻結(jié)果顯示，涉事桿塔的工頻接地電阻為8.2Ω，看似滿足規(guī)程要求，但沖擊接地電阻達(dá)到31Ω，散流能力不足導(dǎo)致雷電流沿引下線快速抬升桿塔電位，反向擊穿相導(dǎo)線絕緣。

查閱該變電站近五年的避雷器動(dòng)作記錄發(fā)現(xiàn)，涉事間隔的避雷器在故障前10天曾發(fā)生過一次動(dòng)作，泄漏電流從初始的12μA上升至87μA，已接近劣化閾值，但未及時(shí)退出更換。這次動(dòng)作后避雷器的殘壓提升了23%，無法有效抑制后續(xù)雷電過電壓對設(shè)備的沖擊。交叉比對雷電定位系統(tǒng)的落雷密度數(shù)據(jù)，該進(jìn)線段的落雷集中區(qū)域恰好與檢測發(fā)現(xiàn)的屏蔽盲區(qū)完全重合，所有檢測證據(jù)形成閉環(huán)，確認(rèn)本次跳閘為典型的雷電繞擊進(jìn)線導(dǎo)線，疊加接地散流不足、避雷器劣化共同導(dǎo)致的絕緣擊穿故障。

針對性降損治理實(shí)施

基于Zui終的故障根因，技術(shù)團(tuán)隊(duì)為該變電站制定了分層級(jí)的雷擊跳閘率治理方案。針對進(jìn)線保護(hù)段開展屏蔽優(yōu)化：將原有的上相避雷線通過延伸支架下移，把保護(hù)角從18°調(diào)整至8°，在構(gòu)架避雷針與線路避雷線之間加裝鍍鋅鋼絞線實(shí)現(xiàn)電氣連通，消除屏蔽間隙。針對桿塔沖擊接地電阻超標(biāo)的問題，在桿塔周邊3米范圍內(nèi)更換降阻劑，增設(shè)三根垂直深井接地極，將沖擊接地電阻控制在10Ω以內(nèi)，提升雷電流的散流效率。

設(shè)備層面逐批更換全站接近劣化閾值的避雷器，在各電壓等級(jí)出線端加裝帶監(jiān)測模塊的復(fù)合型SPD，實(shí)時(shí)上傳泄漏電流與動(dòng)作次數(shù)數(shù)據(jù)。結(jié)合寧夏地區(qū)雷暴活動(dòng)規(guī)律，團(tuán)隊(duì)在變電站中央控制室內(nèi)設(shè)置了雷電預(yù)警聯(lián)動(dòng)裝置，當(dāng)周邊5公里范圍內(nèi)監(jiān)測到強(qiáng)雷電活動(dòng)時(shí)，自動(dòng)推送預(yù)警信息至運(yùn)維人員終端，提前做好設(shè)備特巡準(zhǔn)備。治理完成后的連續(xù)兩個(gè)雷暴季監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，該變電站的雷擊跳閘率較治理前下降了78%，未再發(fā)生同類繞擊跳閘事件。該套治理方案可適配國內(nèi)不同地域的變電站防雷場景，技術(shù)團(tuán)隊(duì)可根據(jù)各地現(xiàn)場的地形、土壤、雷電活動(dòng)特征提供定制化上門勘測與改造服務(wù)，幫助電網(wǎng)運(yùn)維單位系統(tǒng)性降低雷擊跳閘風(fēng)險(xiǎn)，保障供電可靠性。

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