電力鐵塔雷擊跳閘現(xiàn)場勘查與核心問題定位

河南地處中原腹地，地勢西高東低，西部伏牛山、太行山區(qū)雷電活動頻次顯著高于東部平原，省內(nèi)220kV及以上電力鐵塔多跨越高海拔山丘與開闊農(nóng)田，雷電繞擊、反擊引發(fā)的跳閘事件占線路故障總量的六成以上。某次夏季強(qiáng)雷暴過程中，某220kV線路連續(xù)發(fā)生3次跳閘，故障點(diǎn)集中在相鄰3基電力鐵塔區(qū)段，四川雷訊防雷技術(shù)有限公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)第一時間抵達(dá)現(xiàn)場開展勘查，排除線路覆冰、外力破壞、絕緣子老化等非雷擊因素后，結(jié)合調(diào)度故障錄波數(shù)據(jù)初步判定為雷電活動引發(fā)的絕緣閃擊。

現(xiàn)場勘查核對電力鐵塔的基礎(chǔ)接地參數(shù)，使用接地電阻測試儀逐基測量接地裝置的工頻電阻，發(fā)現(xiàn)山區(qū)兩基電力鐵塔的接地電阻分別達(dá)到27Ω、31Ω，遠(yuǎn)超出《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》中土壤電阻率較高地區(qū)工頻接地電阻不大于30Ω的上限要求，且測量過程中出現(xiàn)數(shù)值跳變，提示接地體可能存在腐蝕、斷裂或與土壤接觸不良的問題。隨后登塔檢查導(dǎo)線側(cè)、地線側(cè)的絕緣配置，發(fā)現(xiàn)該區(qū)段導(dǎo)線采用的是常規(guī)型懸式絕緣子，雷電沖擊絕緣水平未針對山區(qū)高雷暴日環(huán)境做加強(qiáng)配置，地線的導(dǎo)雷路徑連接處存在銹蝕現(xiàn)象，放大了雷電侵入時的過電壓風(fēng)險。

閃擊跳閘成因的分層檢驗(yàn)與方案設(shè)計(jì)

為區(qū)分雷電繞擊、反擊、感應(yīng)雷三類跳閘成因，技術(shù)團(tuán)隊(duì)建立針對性的檢驗(yàn)流程。調(diào)取雷電定位系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)故障前后2小時內(nèi)的落雷密度、雷電流幅值與極性，比對落雷點(diǎn)與電力鐵塔的空間位置關(guān)系；復(fù)核電力鐵塔的保護(hù)角設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算導(dǎo)線的屏蔽范圍，判斷地線是否存在保護(hù)覆蓋盲區(qū)；Zui后通過故障錄波數(shù)據(jù)提取跳閘時的暫態(tài)過電壓波形，區(qū)分反擊對應(yīng)的高頻振蕩波形與繞擊對應(yīng)的陡前沿脈沖波形。

針對初步發(fā)現(xiàn)的接地缺陷，團(tuán)隊(duì)制定分步驗(yàn)證方案：第一，開挖電力鐵塔基礎(chǔ)周邊的接地體埋設(shè)區(qū)域，檢查接地體的腐蝕程度、焊接點(diǎn)的連接質(zhì)量，測量接地體周圍土壤的實(shí)時電阻率；第二，開展工頻接地電阻的衰減測試，模擬強(qiáng)降雨、土壤干燥等不同工況下的接地性能變化；第三，對該區(qū)段的絕緣子串開展工頻耐壓與雷電沖擊耐壓試驗(yàn)，核對其實(shí)際絕緣水平與設(shè)計(jì)值的偏差。所有檢驗(yàn)環(huán)節(jié)同步采集電力鐵塔的結(jié)構(gòu)圖紙、線路運(yùn)行年限、歷史跳閘記錄，形成完整的故障溯源檔案，為后續(xù)治理提供可追溯的依據(jù)。

實(shí)地復(fù)核與跳閘原因的Zui終判定

開挖作業(yè)完成后，檢驗(yàn)結(jié)果印證了前期判斷：兩基山區(qū)電力鐵塔的水平接地體平均腐蝕率超過40%，部分接地圓鋼已經(jīng)銹穿斷裂，焊接接頭處的焊瘤脫落，接地體與周圍土壤之間形成了明顯的氣隙，導(dǎo)致實(shí)際有效散流面積大幅縮減。土壤電阻率測試顯示，當(dāng)?shù)乇韺油寥赖碾娮杪蔬_(dá)到1200Ω·m，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)階段選用的200Ω·m參考值，原設(shè)計(jì)的射線長度、接地體規(guī)格未適配實(shí)際高阻土壤環(huán)境。

結(jié)合保護(hù)角計(jì)算結(jié)果，該段電力鐵塔的地線保護(hù)角為18°，在山區(qū)迎風(fēng)坡位置，強(qiáng)風(fēng)導(dǎo)致導(dǎo)線擺動后，導(dǎo)線的實(shí)際位置超出了地線的保護(hù)范圍，側(cè)面繞擊概率顯著上升。故障錄波的波形分析顯示，三次跳閘的暫態(tài)波形均呈現(xiàn)出快速上升的陡前沿特征，結(jié)合落雷點(diǎn)與導(dǎo)線的空間距離，判定兩次為雷電繞擊導(dǎo)線引發(fā)的閃擊，一次為雷電流通過銹蝕接地體入地時，地電位抬升引發(fā)的對導(dǎo)線的反擊閃絡(luò)。整條區(qū)段的接地散流能力不足、絕緣配置未適配山區(qū)雷電環(huán)境、地線保護(hù)范圍存在動態(tài)盲區(qū)，是造成該線路頻繁雷擊跳閘的核心原因。

針對性治理措施與跳閘率管控落地

基于上述成因，四川雷訊防雷技術(shù)有限公司為該線路定制分層治理方案。針對電力鐵塔接地性能不足的問題，在原有接地網(wǎng)基礎(chǔ)上延長水平接地射線，采用降阻劑填充接地體周圍的高阻土壤區(qū)域，更換全部腐蝕斷裂的接地構(gòu)件，將該區(qū)域所有電力鐵塔的工頻接地電阻穩(wěn)定控制在10Ω以內(nèi)，降低雷電流入地時的地電位抬升幅度。

針對繞擊風(fēng)險，適當(dāng)優(yōu)化電力鐵塔頂端的地線布置角度，縮小山區(qū)迎風(fēng)坡區(qū)段的地線保護(hù)角，對易繞擊的絕緣子串增加并聯(lián)間隙保護(hù)裝置，既可以引導(dǎo)雷電放電路徑沿預(yù)定間隙發(fā)展，避免絕緣子本身受到雷擊灼傷，也能配合線路重合閘快速恢復(fù)供電。在山區(qū)高桿塔位置安裝可控放電避雷針，提升電力鐵塔對導(dǎo)線的主動接閃保護(hù)能力，減少雷電直接擊中導(dǎo)線的概率。

治理完成后連續(xù)跟蹤兩個雷雨季的運(yùn)行數(shù)據(jù)，該線路的雷擊跳閘次數(shù)較治理前下降顯著，未再發(fā)生同區(qū)段的連續(xù)跳閘事件。這套從現(xiàn)場勘查、成因檢驗(yàn)、方案定制到落地驗(yàn)證的完整技術(shù)流程，可適配全國不同地形、不同電壓等級的電力鐵塔防雷治理需求，根據(jù)各地的雷暴特征、土壤條件、線路結(jié)構(gòu)差異化調(diào)整技術(shù)參數(shù)，幫助電網(wǎng)運(yùn)維單位系統(tǒng)性降低雷擊跳閘率，減少線路非計(jì)劃停電帶來的供電損失，有相關(guān)治理需求的單位可對接技術(shù)團(tuán)隊(duì)獲取適配的定制化方案。

四川雷訊防雷技術(shù)有限公司，是專門從事防雷工程的設(shè)計(jì)、施工、防雷裝置檢測及產(chǎn)品的研制、開發(fā)、生產(chǎn)的技術(shù)企業(yè)。公司總部位于天府之國成都。

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