防止雷电过电压事故

十八项电网重大反事故措施——防止雷电过电压事故Contents目录01总体情况说明02条文说明整体情况说明第一部分一、总体说明401近几年安全监督管理相关规章、法规最新要求，吸取典型雷电过电压事故教训。03补充可指导线路防雷设计及改造的高操作性条款，同时新增线路型避雷器在安装、维护阶段的相关条款。02结合各单位现有技术条件对现行反措中要求过高、操作性不强条款予以修订。防止雷电过电压事故5增强与设计部门协作，尽可能在设计阶段从本质上降低线路雷击跳闸率，减少后期防雷运维工作难度；明确线路运维阶段工作内容，确保防雷措施动作可靠性、治理有效性。征求11条反馈意见，采纳6条，部分采纳3条，不采纳2条。与2012版《十八项反措》相比，新增5条、修改1条、保持不变2条、删除2条。涉及到的标准及文件：《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545—2010）、《架空输电线路雷电防护导则》（Q/GDW11452—2015）、架空输电线路差异化防雷工作指导意见一、总体说明条文说明第二部分14.2.1设计阶段14.2.2运行阶段二、条文说明6雷电下行先导自雷云向地面随机发展，输电线路杆塔、地线和导线将产生上行先导竞相拦截下行先导，若有上行先导和下行先导相遇，则会在两个先导相遇处产生巨大的光、声、热、电等物理现象，此即为一次闪电过程，产生上行先导的点即为雷击点。雷击放电过程二、条文说明6雷击线路后，会造成杆塔塔顶电位升高，线路绝缘子电压瞬时增大，过电压超过绝缘子两端U50%时产生冲击电弧，进而引起工频闪络烧伤绝缘子串，发生跳闸，严重时可能导致绝缘子串爆裂。雷击放电过程二、条文说明6现条文14.2.1.1架空输电线路的防雷措施应按照输电线路在电网中的重要程度、线路走廊雷电活动强度、地形地貌及线路结构的不同进行差异化配置，重点加强重要线路以及多雷区、强雷区内杆塔和线路的防雷保护。新建和运行的重要线路，应综合采取减小地线保护角、改善接地装置、适当加强绝缘等措施降低线路雷害风险。针对雷害风险较高的杆塔和线段可采用线路避雷器保护或预留加装避雷器的条件。注释修改条款。运行经验表明，输电线路雷击故障及其影响与线路重要程度、走廊雷电活动强度、地形地貌、线路结构关联性较大，通过以上因素综合分析获取的风险评估结果可客观表征线路雷害分布情况，基于此对高风险杆塔采取综合防护措施或预留防雷措施安装点予以治理，可有效提升线路防雷性能。考虑到可能存在线路新建阶段针对雷害风险较高杆塔无法安装避雷器或安装避雷器较困难的情况，增加“预留加装避雷器的条件”为后期防雷改造提供基础。原条文14.2.3架空输电线路的防雷措施应按照输电线路在电网中的重要程度、线路走廊雷电活动强度、地形地貌及线路结构的不同，进行差异化配置，重点加强重要线路以及多雷区、强雷区内杆塔和线路的防雷保护。新建和运行的重要线路，应综合采取减小地线保护角、改善接地装置、适当加强绝缘等措施降低线路雷害风险。针对雷害风险较高的杆塔和线段宜采用线路避雷器保护。14.2.1设计阶段二、条文说明714.2.1设计阶段A、重要输电通道1）特高压交直流线路通道；2）由两回或两回以上重要输电线路组成，相邻线路中心距离不超过600米的输电通道；3）在飑线风、大范围冰害、台风、大面积雷暴、山火等自然灾害所波及的范围内，通道故障时可能造成四级及以上电网事件的输电通道。三峡近区密集输电通道分布池州九华密集输电通道二、条文说明814.2.1设计阶段B、雷电活动强度基于地闪密度值，将当地雷电活动频度从弱到强分为7个雷区等级：A级Ng0.78B1级0.78≤Ng2.0B2级2.0≤Ng2.78C1级2.78≤Ng5.0C2级5.0≤Ng7.98D1级7.98≤Ng11.0D2级Ng≥11.0少雷区中雷区多雷区强雷区二、条文说明814.2.1设计阶段B、雷电活动强度2005-2018年地闪密度分布图（仅主放电）2005-2018年地闪密度分布图（含后续回击）二、条文说明814.2.1设计阶段B、雷电活动强度线路沿线地闪密度分布图二、条文说明914.2.1设计阶段C、地形地貌不同地形地貌下输电线路跳闸次数所占百分比051015202530平地山顶跨山谷沿坡爬坡沿山谷跳闸次数所占百分比(%)地形地貌地面倾角增大等效地线保护角增大绕击跳闸率升高二、条文说明914.2.1设计阶段D、防雷措施RI1加强绝缘改善接地线路避雷器耦合地线塔头避雷针并联间隙雷电放电雷电过电压线路绝缘冲击闪络工频电弧断路器跳闸供电中断避雷线提高耐雷水平措施降低建弧率的措施自动重合闸防击导线减小地线保护角安装塔顶避雷针安装侧向避雷针防闪络降低杆塔接地电阻安装线路避雷器防建弧加强绝缘防断电安装并联间隙二、条文说明1014.2.1设计阶段16减小保护角注意事项将地线外移，减小地线和导线之间的水平距离来减小保护角时应注意地线不能外移太多，应保证杆塔上两根地线之间的距离不应超过地线与导线间垂直距离的5倍；若用增加绝缘子片数，降低导线挂线点高度来减小保护角，杆塔的重量和应力都随之增加，线路的投资成本也增加；使用将导线内移的方法来减小保护角保护角，可以避免杆塔重量增加和基础应力增大的问题，还可以建造更紧凑的输电线路，减小输电走廊，造价会更低，但应考虑导线与塔身的间隙距离满足绝缘配合要求；保护角的大小应在设计阶段综合考虑杆塔防雷效果、杆塔应力、与塔身间隙、线路走廊宽度等因素确定，运行阶段很难实施改造。αhdD、防雷措施-减小保护角二、条文说明1114.2.1设计阶段杆塔避雷针可增强杆塔附近拦截雷电下行先导的作用，对杆塔附近的导线形成屏蔽，降低雷电绕击概率。杆塔避雷针包括竖直安装在杆塔顶部的塔顶避雷针和水平安装在横担边沿的塔头侧针两种；受反击耐雷水平限制，对110kV及以下交流线路，不应使用杆塔避雷针；220kV及以上交流线路和±400kV及以上直流线路，可将杆塔避雷针作为一种辅助防雷措施。塔顶避雷针塔头侧针D、防雷措施-避雷针二、条文说明1214.2.1设计阶段地闪迎面先导发展过程(CG20110731-1)-19.1kA建筑物A建筑物B迎面先导起始点C监测到负极性下行雷电先导作用下，建筑物产生上行的迎面先导；迎面先导起始并不能保证其一定能成功拦截下行先导。D、防雷措施-避雷针二、条文说明1314.2.1设计阶段使用塔顶避雷针注意事项塔顶避雷针加强了对导线屏蔽效应，但也增大了引雷概率，在接地电阻偏大的杆塔不宜使用，避免增加反击跳闸；安装塔顶避雷针的杆塔应严格控制考虑季节系数修正后的杆塔工频接地电阻不大于15Ω；由于安装位置集中在塔头附近，对山区复杂地形的大档距（800m以上）杆塔保护范围有限。D、防雷措施-避雷针二、条文说明1414.2.1设计阶段杆塔接地装置的型式、尺寸，应综合考虑运行经验、杆塔类型、环境条件、土壤电阻率等因素确定，并满足接地电阻限值要求。在土壤电阻率较高地段的杆塔，可采用增加垂直接地体、加长接地带、改变接地形式、换土或采用接地模块等措施。钢筋混凝土杆的铁横担、地线支架、爬梯等铁附件与接地引下线应有可靠的电气连接。通过耕地的输电线路，其接地体应埋设在耕作深度以下。位于居民区和水田的接地体应敷设成环形。D、防雷措施-降低杆塔接地电阻二、条文说明1514.2.1设计阶段线路避雷器并联连接在线路绝缘子（串）两端，用于保护线路绝缘子（串）免受雷电引起的绝缘闪络，避免线路跳闸。受有效保护距离限制，线路避雷器只能为与之并联安装的线路绝缘子（串）提供可靠保护。纯空气间隙由上下两个电极构成，一个电极固定在避雷器本体高压端，另一个电极固定在线路导线上或绝缘子串下端，间隙为空气绝缘。带支撑件间隙由上下两个电极及固定电极用的复合绝缘支撑件构成。防护前防护后串联间隙避雷器本体电极电极避雷器本体串联间隙电极电极绝缘支撑件D、防雷措施-线路避雷器二、条文说明1614.2.1设计阶段应优先选择雷害风险等级最高或雷区等级最高的杆塔安装；雷区等级处于C2级以上的山区线路，宜在大档距（600m以上）杆塔安装线路避雷器；重要线路雷区等级处于C1级以上且坡度25°以上的杆塔、一般线路雷区等级处于C2级以上且坡度30°以上的杆塔，其外边坡侧边相宜安装线路避雷器；雷区等级处于C1级以上的山区重要线路、雷区等级处于C2级以上的山区一般线路，若杆塔接地电阻在20Ω到100Ω之间且改善接地电阻困难也不经济的杆塔宜安装线路避雷器。D、防雷措施-线路避雷器二、条文说明1614.2.1设计阶段当雷击点在安装避雷器杆塔与相邻杆塔的档距中央时，相邻杆塔的反击耐雷水平有明显提升、反击跳闸风险较低，绕击耐雷水平有一定幅度提升、但绕击跳闸风险仍然较高；根据实际巡线情况，雷击点不在杆塔附近的情况比较普遍，因此需高度重视线路避雷器保护范围有限的问题；线路避雷器通常只能保护本基杆塔，而对相邻杆塔的保护作用十分有限，这种作用会随着雷击点位置向档距中央偏移迅速衰减。D、防雷措施-线路避雷器二、条文说明1614.2.1设计阶段330kV及以上同塔多回线路，宜采用平衡高绝缘措施进行雷电防护；220kV及以下同塔多回线路宜采用不平衡高绝缘措施降低线路的多回同时跳闸率；对于220kV及以下同塔双回线路，较高绝缘水平的一回宜比另一回高出15%。D、防雷措施-加强绝缘二、条文说明17案例2010年，针对某地区15条500kV重要输电线路，通过综合分析、走廊雷电活动强度、地形地貌、线路结构等因素，获取雷害高风险杆塔并进行专项防雷改造，经分析其中352基杆塔安装线路避雷器,857基杆塔安装可控放电避雷针，在820基杆塔进行接地改造。改造后雷击跳闸率(折算至2.78次/（km2·a）地闪密度条件下)由0.2426次/（100km·a）降至0.1041次/（100km·a），降幅达57.1%，避雷器防护效果极其明显，为从根本上降低线路雷击跳闸率，减少后期线路防雷治理成本，可在设计阶段针对雷害高风险杆塔安装避雷器。针对无法安装避雷器或安装避雷器较困难的情况，如为保障耐张杆塔安装避雷器后与绝缘子、铁塔安全距离，需要额外设计槽钢将避雷器牵引出横担范围，预留避雷器加装条件，降低后期安装难度。14.2.1设计阶段原条文14.2.2对符合以下条件之一的敞开式变电站应在110~220kV进出线间隔入口处加装金属氧化物避雷器。14.2.2.1变电站所在地区年平均雷暴日大于等于50或者近3年雷电监测系统记录的平均落雷密度大于等于3.5次/（km2·年）。14.2.2.2变电站110~220kV进出线路走廊在距变电站15km范围内穿越雷电活动频繁平均雷暴日数大于等于40日或近3年雷电监测系统记录的平均落雷密度大于等于2.8次/（km2·年）的丘陵或山区。14.2.2.3变电站已发生过雷电波侵入造成断路器等设备损坏。14.2.2.4经常处于热备用运行的线路。现条文14.2.1.2对符合以下条件之一的敞开式变电站应在110（66）~220kV进出线间隔入口处加装金属氧化物避雷器。（1）变电站所在地区年平均雷暴日大于等于50或者近3年雷电监测系统记录的平均落雷密度大于等于3.5次/（km2·年）。（2）变电站110（66）~220kV进出线路走廊在距变电站15km范围内穿越雷电活动频繁平均雷暴日数大于等于40日或近3年雷电监测系统记录的平均落雷密度大于等于2.8次/（km2·年）的丘陵或山区。（3）变电站已发生过雷电波侵入造成断路器等设备损坏。（4）经常处于热备用运行的线路。26二、条文说明14.2.1设计阶段18注释修改条款。在2012版《十八项反措》14.2.2基础上补充了66kV电压等级。处于热备用运行的线路在遭受雷击时，或变电站进出线断路器在线路遭雷击闪络跳闸后，在断路器重合前的时间内，线路再次遭受雷击时，雷电侵入波在断路器断口处发生全发射，产生的雷电过电压超过了设备的雷电耐受绝缘强度，母线避雷器对出线断路器等设备不能有效保护，造成内绝缘或外绝缘击穿，因此在110（66）~220kV进出线间