黄升博

【摘 要】本文以深圳电网为模型，以大数据分析为手段，通过对深圳电网近8年110kV及以上高压输电线路线路雷击跳闸情况对比分析、雷击闪烙绝缘子缺陷及故障率统计分析、跳闸相序排列分析、重复跳闸线路分析等研究雷击跳闸的特点、原因及规律，为防雷工作提供思路与参考。

【关键词】高压输电线路；雷击跳闸；大数据；分析

中图分类号： TM862 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）26-0099-002

Big Data Analysis and Research on Lightning Protection of High Voltage Transmission Line

HUANG Sheng-bo

（Shenzhen Power Supply Bureau Co.，Ltd.，Shenzhen，Shenzhen Guangdong 518000，China）

【Abstract】This paper takes Shenzhen Power Grid as a model and big data analysis as a means.By comparing and analyzing the lightning trip of 110kV and above transmission lines in Shenzhen Power Grid in recent 8 years，the defects and failure rates of the lightning insulators are analyzed statistically，Arrangement analysis，repeated trip analysis and other analysis of the characteristics of lightning trip，the reasons and the law for the mine to provide ideas and reference.

【Key words】High voltage transmission line；Lightning trip；Big data；Analysis

0 引言

近年来，随着城市高速发展和人们对美好生活的日益追求，作为城市电网的大动脉的高压输电线路，其安全稳定运行更显重要。对于在恶劣天气情况下，因落雷的随机性，高压输电线路因雷击跳闸事件不可避免，针对这一现状，通过对雷击跳闸各类情况进行大数据分析，有利于查找雷击跳闸特点、原因及规律，对防雷工作有十分重要的指导意义。

1 深圳输电线路跳闸情况

近年来，深圳电网的快速发展，随着城市化建设速度的加快，近年来，发生过多起因施工外力破坏导致线路跳闸的事件，2003-2010年，500kV线路共计跳闸19次，其中外力破坏占42.1%，由于500kV线路其设计防雷能力较高，因此造成500kV线路跳闸的主要原因为外力破坏。2003-2010年，220kV线路共计跳闸151次，其中雷击跳闸82次，占54.3%。2003-2010年， 110kV线路共计跳闸645次，其中雷击跳闸369次，占57.21%。因此，雷击是造成历年来线路跳闸的主要原因之一。

2 雷击跳闸数据分析

2.1 雷击跳闸情况

2010年，深圳电网110kV及以上线路雷击跳闸共计81次， 其中，110kV线路跳闸62次，占雷击跳闸次数76.54%，220kV线路跳闸19次，占雷击跳闸次数23.46%，未发生一起因雷击跳闸导致的变电站失压或大范围停电故障。根据统计资料，结合雷电活动情况，数据显示，线路雷击跳闸率自2003年以来基本为逐年下降的趋势。

2.2 雷电活动情况

2010年，深圳地区年雷电日为252天，雷电小时为1525小时，总落雷次数为45202个，比2009年36165次落雷增加25%，最大雷电流为595.4kA，均为近年来数据之最。其中 2010年5月7日共计落雷4453次，比2009年1-5月累计落雷次数还多80.42%，共造成线路雷击跳闸19次，占当年雷击跳闸总数的23.5%。数据证明，雷电活动情况同输电线路跳闸次数密切相关。

2.3 雷击跳闸具体情况分析

2.3.1 同塔多回线路跳闸分析

2010年雷击跳闸的线路，单回路杆塔占11.11%，多回路杆塔占88.89%，其中多回路杆塔中220kV线路同塔双回占89.2%，同塔多回占10.1%；110kV线路同塔双回占91.3%，同塔多回占7.5%。从历年数据可以看出，同塔多回路线路跳闸情况居多，故应在同塔多回路线路设计及运维方面重点考虑防雷措施。

2.3.2 雷击跳闸线路保护角分析

根据线路设计规程要求，220kV输电线路雷击跳闸杆塔线路保护角需满足小于20度的要求，110kV输电线路雷击跳闸杆塔线路保护角需满足小于25度的要求。深圳电网220kV线路雷击跳闸线路保护角100%为10度～20度；110kV线路雷击跳闸线路保护角93%为10度～20度，小于10度的占7%。

通过统计数据显示，深圳高压架空输电线路保护角均满足设计要求，但线路投运后雷击跳闸次数和跳闸率仍偏高。综合考虑，主要是由于深圳地处沿海，雷电活动频繁，结合特殊的地理环境，深圳地区线路保护角设计如下较为合理：500kV线路<0度；220kV<5度；110kV<10度。

2.3.3 雷击跳闸跳闸线路杆塔所处地形地貌统计分析

2010年雷击跳闸线路杆塔70.6%处于山顶或三脊处；11.76%位于丘陵或山脈的上边坡外侧；17.64%位于平地。其中，对于处于山顶或上边坡侧线路杆塔雷击跳闸均符合国内外雷击跳闸地理位置规律，在此地段，如果架空线路分布密集，可以考虑在传统防雷的基础上，适当选址建立引雷塔，以提高防雷水平。endprint

2.3.4 绝缘子缺陷及故障分析

2010年，深圳地区高压输电线路雷击跳闸81次，其中发生在玻璃绝缘子69次，合成绝缘子10次，瓷质2次，输电线路玻璃、合成、瓷质绝缘子比例约为6：3：1，玻璃、合成、瓷质绝缘子雷击跳闸比例分别为59%、33.3%和7.7%。数据看来，玻璃绝缘子和合成绝缘子的耐雷水平相对较差，但由于合成绝缘子遭受雷击后具有恢复特性，为暂时性故障，不影响线路的继续运行。

2.3.5 跳闸相序排列分析

深圳输网单回路结构线路雷击跳闸中，以两边相的跳闸比率较高，以2010年数据为例，占了跳闸总数的63.6%；同塔双回或多回结构线路，上中下三相雷击跳闸比例基本一致，差异不大，但以中相、下相的跳闸比例最高，各占双回路跳闸总数的31.4%；同塔四回线路结构以上相、下相的跳闸比例较高，占了线路跳闸总数的40%和33.3%。结合上面数据，统计规律与规程计算绕击跳闸率偏高的理论一致。

2.4 雷击跳闸原因分析

深圳地区雷电活动频繁，强度大。根据广东电网公司雷电定位系统中查询结果，仅2005年，深圳地区落雷次数为17374次；2006年为28205次；2007年为27020次； 2008年落雷次数高达39821次，雷电达到峰值271天；2009年落雷次数为35099次，雷电日为240高达224天，2010年落雷次数为45134次，雷电日为279天，远远超过线路设计中40日的标准雷电日。雷电活动频繁是输电线路雷击跳闸的主要原因。

再者，随着深圳电网规模的不断增长，以及雷电活动的随机性，导致了雷击跳闸次数及频率的增加；而深圳电网受制于土地资源稀缺，同塔多回路线路逐年增多，易发生多回路同时跳闸；从地理位置上来看，部分位于重污染地区及靠近海边的线路杆塔金具及附件的老化严重，从而影响了线路的防雷性能。此外，由于高压输电线路杆塔大多位于野外及山上，盗窃电力设备事件时有发生，尤其是杆塔接地引下线及地网被盗走，导致输电线路接地电阻变大，从而影响了防雷效果。

3 防雷工作存在的主要问题

3.1 输电线路防雷设计有待提升

输电线路设计一般具有相应设计资质设计单位完成，但设计单位设计水平参差不齐，存在现场踏勘不细、套用图纸、基础收资不完整等问题，导致线路防雷设计差异化深度不足。

3.2 防雷工作的前瞻性不够

对强雷区的避让不足、杆塔过高、保护角设计过大、元件选型考虑不周、塔头选择不合理、防雷措施不到位等问题，造成线路雷击跳闸次数增加随着电网规模的不断增长，防雷工作前瞻性不够。

3.3 防雷工作科技含量不高

防雷工作的一个很关键工作是要要在雷击跳闸后，查到雷击跳闸发生的位置。目前雷电定位系统但单一雷击位置反应有一定的准确性，但对复杂环境及未知原因跳闸的定位不准确。跳闸后，仍旧主要靠人工巡视查找雷击点，而且是根据巡查人员经验类判断，因此，雷电定位的科技含量和大数据分析有待进一步加强。

3.4 防雷工作的统筹性不强

防雷工作是一项长期工作，统筹性不强主要体现在防雷差异化工作需进一步加强。防雷差异化包括根据环境、线路类型等的不同采取增加绝缘子、改造接地电网、安装避雷器等措施。目前，电力企业虽然进行了差异化防雷工作，但如何针对不同防雷工作统筹安排仍有很多提升工作，还应继续推进相关工作，降低雷击同跳概率。

4 防雷建议措施

4.1 前期把关新线路防雷设计

对于新建高压输电线路线路，结合前面分析，深圳地区线路保护角设计建议如下：500kV线路<0度；220kV<5度；110kV<10度。同时应结合新建线路地区污染度、雷电分布情况，综合线路重要性、运行经验、技术经济比较、实施难度等因素，合理利用采用差异化防雷、减小线路防雷保护角等手段，提升设计标准，提升杆塔反击耐雷水平。

4.2 运行线路开展综合改造

一是采取加强绝缘、杆塔接地电阻检测、地网改造、线路避雷器安装、架空地线引流线更换安装等措施，提升输电线路防雷水平。二是针对同塔多回输电线路投运后曾发生过雷击同跳的杆塔，宜在该塔及前后各一基塔选择一回线路安装线路避雷器。三是开展引雷塔、防雷接闪器、石墨接地体、输电线路故障精确定位装置等新技术应用；实施雷电定位系统升级改造，力图提高雷击的探测精度和探测效率。四是开展绝缘子劣化检测更换，对玻璃绝缘子喷涂PRTV涂料。五是在线路密集的高山地区选址建立引雷塔及开展防雷新技术研究。

5 防雷前景展望

通过对深圳地区高压输电线路雷击跳闸大数据分析情况，结合目前的防雷措施，笔者认为，在今后的防雷工作，有必要对以下三个方面工作重点加强，以强化防雷基础，提升防雷效果，提升供电可靠性。

5.1 结合雷击跳闸大数据分析，开展电网输电线路雷区分布动态分析，根据雷电定位系统的落雷数据，实时掌握落雷情况，并结合电网线路杆塔GIS坐标测量数据，进行同时段区域横向比较、同区域或同一杆塔点历史落雷及线路跳闸的纵向比较，并对相关数据动态综合分析，差异化提出防雷措施及办法，使防雷工作更有前瞻性和针对性。

5.2 加强与地方气象部门沟通，建立长期联系联动机制。气象部门有比较准确完善的雷电监测数据，电力企业有雷击跳闸数据及雷电定位系统监测数据，通过联系联动，将雷电定位数据、气象闪电定位数据及预警系统的雷电参数进行数据共享，并结合实际情况，合理确定地方防雷设计标准，进一步提升线路防雷水平。

5.3 做好雷电环境区域等参數收集分析，通过数据对比开展大数据分析。目前，国内对于雷击线路尚缺乏最为直接的影响资料及雷电流特性参数等最为直接的雷电参数，因此，获取第一手雷电参数资料，积极开展雷电性能分析研究，必将极大拓宽防雷思路及方式。endprint