浅谈10kV配电线路防雷保护措施

2019-09-22 版权声明 举报文章

【摘 要】近年来,从惠州地区的10kV配电线路的运行表明,10kV配电线路雷害事故频繁发生,严重危害了配电网的供电可靠性和电网安全,影响了人们群众的生产、生活用电。因此,本文根据10kV架空线路常发生故障的特点,并结合10kV配电线路的运行特点,认真研究了10kV配电线路的防雷保护措施,对于保证10kV配电线路安全运行具有重要的实际意义。

【关键词】10kV配电线路;防雷保护;防雷措施

1、引言

雷击是严重的自然灾害,尤其是在广东沿海地区,是雷害最严重的地区之一。从近几年来惠州的10kV配电线路运行数据表明,10kV配电线路雷害事故频繁发生,严重危害了配电网的供电可靠性和电网安全,给人民群众的正常生产、日常生活用电等带来很多不良的影响。因此,结合10kV配电线路运行与雷害发生情况,研究10kV配电线路的防雷保护措施具有相当重要的意义。本文在广泛收集广东极具代表性的地区的10kV配电线路运行状况基础上,研究发现,惠州地区10kV配电线路雷害事故主要由感应雷电过电压引起,10kV配电线路绝缘水平直接影响了配电线路的耐雷水平,架空绝缘导线雷击断线的问题也日益突出,而现有的10kV配电线路的防雷保护措施不完善,造成了目前惠州地区10kV配电线路防雷形势显得十分的严峻。因此,通过认真的研究,本文提出了关于10kV配电线路及10kV配电设备的一些重要的防雷保护措施。

2、10kV配电线路防雷保护措施

2.1 提高线路绝缘水平降低10kV配电线路闪络概率

目前很多10kV配电线路通过山区时,受地形,地貌,气流等各种因素的影响,在某些地段容易受到雷电的侵袭,而且,有的地段云层较低,往往会出现重复性雷击闪络。特别是农村山区的10kV配电线路的供电半径远远大于城区配电线路的供电半径,且配电线路的绝缘水平较低,而且很多地方,线路为了节约线路走廊,很多采用同杆塔多回路架设的技术,这种方法虽然节约了线路走廊,减小了线路投资,但是由于同杆塔多回路中线路与线路间的电气距离不够,因此,一回线路遭受雷害后线路绝缘子对地击穿,如果击穿后工频续流比较大,持续的接地电弧将使空气发生热游离和光游离,由于同杆塔架设的各回路之间的距离较小,那么电弧的游离会波及到其他的回路,引起同杆架设的各回路发生接地事故,严重时将会造成多回线路同时跳闸,极大的影响了配电线路的供电可靠性,针对上述情况可采用增强线路绝缘的方法。可采取将裸导线更换成为绝缘导线、增加绝缘子片数、在导线与绝缘子之间增加绝缘皮、更换绝缘子型号、将针式绝缘子更换为瓷横担等方法提高线路绝缘水平。另外在新建10kV配电线路时也应从设计施工方面去考虑线路的防雷。因为广东很多地方受区域地形的限制,线路设计时经常为了方便,将线路杆塔的档距实现大的跨越,造成大跨越杆塔的线间距离较大,避雷线对导线的屏蔽作用效果较差,容易引起雷击闪络。因此设计时应充分考虑和了解当地的气候条件的同时还应尽可能的梳理好线路走廊,尽量避免杆塔档距过大。施工方面,为满足线路耐雷水平的要求,对新建线路杆塔,必须严格执行施工,验收标准,对运行的线路杆塔,在雷季来临之前,必须进行接地电阻测量,可采用增设接地扁铁,加大接地面积,接地槽换土,敷设降阻剂等措施,有效改善接地电阻值,起到防雷的目的。

2.2 架空绝缘导线雷击断线防护措施

根据对雷击架空绝缘线路断线机理的分析并结合日常运行维修维护的经验分析,针对雷击架空绝缘线路的断线事故提出三点措施进行预防:1)提高线路局部绝缘水平:为了降低线路造价,可采用架空绝缘导线加强局部绝缘的方式,即在绝缘导线固定处加厚绝缘,使放电只能从加强绝缘边沿处或者是击穿绝缘皮后击穿导线,通过上述方式可有效提高线路的冲击放电电压。2)安装避雷器进行保护:在配电线路中使用使用线路避雷器,使用避雷器后,对架空绝缘线路形成有效的保护。由于无间隙避雷器长期承受工频电压,还要间歇地承受雷电过电压及工频续流,避雷器容易老化,所以避雷器故障很多,影响配电线路的供电可靠性。因此,在配电线路中可选用免维护氧化锌避雷器,对配电线路中的易击段进行有选择的安装,安装处除线路中的易击段外还应在相应的配电设备(配电变压器、柱上开关等)进行安装,对配电线路进行全面的保护。3)在绝缘子两端并联放电间隙防止绝缘导线的绝缘层击穿,经有关试验证明可以彻底解决绝缘导线的雷击断线问题。

2.3 采用间隙与避雷器配合对10kV配电线路进行保护

对于10kV配电线路做防雷保护,避雷器的安装显得十分重要。避雷器对于配电线路中的雷电过电压的防护具有很好的效果,但是避雷器只能保护安装避雷器的当级杆塔,如果在配电线路上全线安装避雷器进行保护,将取得很好的效果,但是就经济技术比而言上述方法就不是很适合,而且全线安装避雷器的运行维护也是很大的问题,因此,应当在配电线路中有选择的安装避雷器进行保护。另外,在10kV配电线路做防雷保护中,并联间隙绝缘子的使用也显得十分的重要。因为根据保护间隙的功用,间隙的击穿电压要比线路和变压器等电气设备的击穿电压低,在正常运行的情况下间隙处于绝缘状态,当发生雷电过电压的情况下,间隙被击穿接地,线路或者电气设备的电压被拉低,这样就能起到保护线路以及设备的作用。

2.4 降低10kV配电设备的接地电阻

在配电线路中,降低接地电阻的主要采用以下两种方法:

(1)水平接地体。一般在配电线路中均采用这种方式进行降阻,目前惠州的大部分地区都是使用接地圆钢或角钢来敷设杆塔及配电设备的接地网,但是惠州地面很多的杆塔、变压器、开关的接地装置均未采取防腐措施,接地体在地下经过长期的锈蚀,在接地体表面产生了一层铁锈,影响了接地体与土壤的有效接触,使接触电阻增大,造成配电设备接地电阻严重超标,因此在日后的地网维修或新敷设的接地网我们必须要很好的考虑对接地装置采取一定的防腐措施,增加接地网的适用年限。

(2)施加降阻剂进行降阻,实践证明,在水平接地体周围施加高效膨润土降阻防腐剂,对降低杆塔的接地电阻效果明显。

2.5 10kV配电设备的防雷保护

(1)配电变压器的防雷保护。对配电变压器的保护应该在低压侧装设低压避雷器,与高压侧避雷器、变压器外壳和低压侧中性点一起接地,称为“四点共一地”。接地电阻值满足规程中所规定的100KVA以上容量配电变压器接地电阻在4Ω以下,100KVA以下容量的配电变压器接地电阻在10Ω以下。

(2)柱上开关的防雷保护。为了电网运行方面的需要,在6~10kV电网中安装了一定的柱上开关与刀闸,这对保证配电网的运行方式的灵活性,提高供电可靠性起了很大的作用,但是往往缺忽略了这些开关设备的防雷保护措施,在柱上开关和刀闸处有些没有安装避雷器保护,或者仅仅在开关的一侧装设避雷器保护,当开关断开时,将会造成雷电波的全反射,在雷害事故发生时造成开关设备自身的损坏,因此,开关设备自身的防雷保护是配电线路中防雷保护非常重要一部分,应该在开关或刀闸两侧安装避雷器对进行保护,避免在防雷保护上存在的缺陷。

(3)电缆分支箱的防雷保护。由于电力系统的发展,电缆线路在配电线路中应用越来越广泛,电缆分支箱和环网柜在配电线路中的使用越来越广泛,它的防雷问题也成一个突出的问题。在10kV电缆化的环网供电系统中,需采取措施抑制感应雷过电压,通常的措施是采用避雷器,其保护点位置的选择有两种做法,一是在整个环网回路中的每个单元均安装避雷器,该方法由于环网回路中安装的避雷器数量较多,降低了系统运行的可靠性且增加成本。方法二则有选择地在环网单元安装避雷器保护。上述两种避雷器安装措施应根据电网的实际情况进行选择,但是如果在环网回路中有一段架空线路的话,则应在架空线路的两端的环网单元安装避雷器进行保护。在避雷器选择方面,具备防爆脱离功能和免维护的无间隙金属氧化锌避雷器更是首选。通常在10kV配电设备中选用HY5WS—12.7/50型避雷器,该型号的避雷器具有防水、耐污、防爆和密封性能好等特点,且体积小,重量轻,易安装。

2.6加强防雷设施的运行管理

加强防雷设施的运行管理也是线路防雷一项重要而且长期的举措。对新投运的线路,在第一年内应做好检查零值绝缘子工作,要对绝缘子的质量实行全过程管理,以确保投产运行的配网线路的绝缘子质量良好。日常的运行维护工作中要加强运行绝缘子的零值检测工作,及时更换运行中不合格的绝缘子。对个别雷电活动强烈造成线路频繁跳闸的杆塔,应适当增加绝缘子片数,以提高反击电压的能力。为了保证防雷设施具有良好的保护性能,每年应在雷季到来之前,对辖区的10kV配电线路的防雷设施进行检查,测试。及时掌握防雷设施是否处于正常状况,装置运行是否良好,对检查,测试中发现的不合格设施应及时处理,杜绝隐患。要加强防雷设施的巡视和定期试验工作,防雷设施的巡视周期与线路的巡视周期相同。每隔1-3年要对避雷器绝缘电阻、避雷器工频放电等进行周期性的试验。同时像柱上变压器等配网设备的接地电阻测量也应每两年至少做一次。加强防雷设施的运行管理是可以有效减少设备因防雷设施不完善而遭雷击的现象发生,可以大大的减少线路因雷击而跳闸的次数。

3、结论

通过对地区的所收集的资料进行综合分析后并结合地区配电网防雷问题上存在的问题进行分析与研究后,得出对地区配电网改进措施如下:

(1)提高配电线路绝缘水平降低雷击闪络率、提高线路绝缘水平主要通过更换U50%冲击放电电压更高的绝缘子,增强配电线路的耐雷水平。

(2)在配电线路重点部位安装避雷器进行防护,鉴于避雷器仅能保护安装的当级杆塔,因此,可以选择在配电网防雷薄弱点处进行安装,如线路分支处、T接处、重要配电设备处进行安装,进行保护。

(3)采用保护间隙保护,保护间隙应满足先于绝缘子串放电,捕捉放电电弧根部引导雷电流入地,从而保护绝缘子串和线路不被烧毁,且保护间隙与线路的绝缘配合也应当保证在线路最大操作过电压下不击穿,不降低线路绝缘水平。

(4)针对配电设备接地电阻超标的问题,提出了行之有效的降低接地电阻的方法与采用的降阻材料和使用方法,并对接地引下线的材料与安装工艺进行了要求。

(5)配电设备的防雷保护措施方面,对配电变压器要求在低压侧安装低压避雷器,执行“三点共一地”的接地方法,并对低压避雷器的安装位置进行了要求。对柱上开关要求在两侧安装避雷器进行保护。电缆分支箱和环网柜设备的绝缘弱点在电缆分接头处,应在电缆接头处安装避雷器保护。

(6)加强防雷设施的运行管理,对辖区的10kV配电线路的防雷设施进行定期的检查,测试,及时掌握防雷设施的状况,发现的不合格设施应及时处理,杜绝隐患。

参考文献

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