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1、湖南省位于我国东南腹地,地势整体由南向北倾斜,东南西三面环山,北部为洞庭湖平原,中部多为丘陵、盆地,全省地貌以山地、丘陵为多,形成向北开口的马蹄形盆地,境内山地约占总面积的一半,平原、盆地、丘陵、水面约占一半,因处亚热带湿润季风气候区,四季分明,属于典型南北气候过渡带,冷暖空气交汇频繁,雷电灾害频发,年均雷暴日数50~60d,最高达90d以上,属于雷电灾害多发地区。2007年湖南省雷电定位系统监测到闪电601265个,且主要集中在6~8月份,约占落雷总数的73%,全省落雷密度为2.83次/km2,落雷日为129d,雷电流幅值大于20kA的占55%,大于30kA
2、的占29%,超过100kA雷电流为0.87%。2007年全省110kV及以上输电线路因设备本体缺陷、外界因素影响造成故障跳闸共计321条次,其中雷击故障160条次,约占50%。对全省220kV及以上线路的21个雷击故障点进行了现场核查,并区分绕击雷和反击雷,可以确认为绕击雷15次,约占71.4%,多发生位于山顶、边坡和跨越水田中的杆塔,雷电流幅值主要分布在15.3~56.7kA之间;确认为反击雷4次,另有2次不能区分是绕击雷还是反击雷。输电线路频繁发生雷击故障,严重影响电网的安全运行。运行部门为了及时查找故障点,并消除隐患,需要及时安排大量人员进行特巡。分析并
3、总结雷击故障特征,准确判断故障性质及故障点位置,对合理安排巡线人员,快速查找到故障点具有重要的意义。1 雷击故障的特征 对雷击故障进行现场调查和分析,发现雷击故障特征可从雷电定位系统监测结果、故障点痕迹等方面进行区分。1.1 故障录波图故障录波图包含线路故障时间、故障相别、故障测距、重合闸状态、故障持续时间、故障电流大小、电压畸变程度及电压畸变波形等信息,通过这些信息可以初步判断故障的性质。雷击为金属性或接近金属性接地(即电弧短路),90%以上为单相接地故障,故障波形在故障录波图上表现为正弦波,故障持续时间短(约几十毫秒),保护测距和故障录波测距之间相差不大
4、,且两端测距无交叉和空档,故障测距比较准确,与现场故障点较吻合。绝大部分雷击故障时重合闸能动作成功。故障相的电压波形明显下降,且基本无毛刺,故障电流较大,超过4倍的运行电流。风偏跳闸故障的录波图与此类似。树(竹)线放电、山火、鸟害、污(冰)闪、复合绝缘子缺陷等大多属于非金属性接地故障(高阻性接地故障,带过渡电阻的接地故障),在录波图上表现为波形畸变,可能有毛刺,持续时间较长,测距数据紊乱,两端测距有明显交叉甚至超过线路长度,电压波形下降不明显,故障电流值不大等等。此类故障绝大部分重合闸动作不成功。1.2 雷电定位系统监测结果雷电定位系统综合运用了GPS全球定位
5、系统、GIS地理信息系统及RSI遥测遥控系统技术,应用微机在线技术实现对覆盖区域雷电活动进行实时监测,包含雷击发生的时间、地点,雷电流幅值、极性和回击次数等雷电特征参数,具有指导输电线路雷击故障点查找、判断输电线路故障性质、雷暴预警、提供电网规划及建设防雷水平设计依据等作用。湖南省电力公司雷电定位系统由23个探测站和1个中心站组成,集电场、磁场时差于一体,引入全球定位系统(GPS)时钟为信标,采用了磁方向定位、双曲线定位、以及方向+时差联合定位等多种定位算法,可保证同一落雷有3个及以上探测站交汇,具有动态测量范围宽,抗干扰性能强、探测灵敏度高、覆盖范围广等特点
6、,初步分析认为误差小于1.5km的覆盖范围为湖南省面积的95.3%以上,有效定位区域接近100%。因此,只要是输电线路发生雷击故障,在线路故障发生前后5min及线路走廊5km范围内会有落雷记录(充分考虑了时间及线路坐标误差影响),如果有落雷,则根据雷电特征参数对雷击故障初步区分是雷电反击故障或雷电绕击故障,并对故障点进行针对性查询;否则,应考虑其它原因。1.3 故障点痕迹输电线路故障性质不同,在相应部位留下的放电痕迹也不同,分析总结雷击故障痕迹有下面几种情况。塔形不同,雷击放电痕迹不同:(a)直线杆塔的悬垂绝缘子串雷击放电后,绝缘子伞裙(或瓷裙)边缘有明显烧伤
7、,呈直线分布,且横担侧、导线侧绝缘子烧伤最严重;横担侧绝缘子钢帽及挂点金具之间的联接点会有烧熔痕迹,悬垂线夹或导线有明显的银白色亮斑,如安装有均压环,则主放电点在均压环上。(b)耐张杆塔如无跳线串,且跳线不是规则的半圆形,因雷击后放电沿最小空气间隙行进,一般不会沿绝缘子串击穿,而是沿直线烧伤横担侧若干片绝缘子后(烧伤片数与跳线形状有关)对跳线放电;如跳线弧垂较大,也可能沿耐张绝缘子串放电。(c)对于干字型耐张塔,如跳线串长度小于耐张串,雷击后因塔头电压升高较多,一般中相跳线串被击穿,放电痕迹同直线杆塔。绝缘子串或空气间隙被击穿后,由于工频续流的继续作用会将连接
8、金具烧伤,横担侧烧伤最严重。绝缘子类型
