10kV配電線路防雷技術(shù)研究

1、 10kV配電線路防雷技術(shù)研究摘 要：河南省舞陽(yáng)縣供電公司自2010年以來，根據(jù)區(qū)域自然環(huán)境并結(jié)合自身特點(diǎn)，采取相關(guān)防雷工作。文中介紹了舞陽(yáng)縣10kv配電線路的防雷工作現(xiàn)狀，對(duì)配電網(wǎng)的防護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，找出配電網(wǎng)在防雷措施和防雷設(shè)備上存在的缺陷和不足，然后對(duì)輸電線路防雷方案做出選擇。關(guān)鍵字：配電線路；防雷；措施；10 kv power distribution lines lightning protection technology researchabstract：wuyang county of henan province power supply company sinc

2、e 2010, according to the regional natural environment and combined with their own characteristics, adopting the related lightning protection work. this paper introduces the 10 kv power distribution lines wuyang county of lightning protection work situation, the current situation of electric distribu

3、tion network protection seriously analysis and research, and find out the distribution network in the lightning protection and lightning protection equipment defects and the insufficiency, then for transmission lines lightning protection scheme to make a choice.key words: power distribution lines; l

4、ightning protection; measures0.引言隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)電能的依賴越來越強(qiáng)，對(duì)供電可靠性的要求1越來越高。架空輸電線路雷擊跳閘一直是困擾輸電線路安全可靠運(yùn)行的一個(gè)難題，也是影響輸電線路可靠性的重要方面。由于配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、且電網(wǎng)的絕緣水平較低，不但直擊雷能造成雷害事故，且感應(yīng)雷也能造成較大的危害1。另外，配電網(wǎng)絡(luò)一般沒有避雷線保護(hù)，線路絕緣水平較低，再加上復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，雷電很容易對(duì)其造成較大的危害。1.雷電對(duì)10kv配電線路的危害輸電線路縱橫延伸，地處曠野，易受雷擊，雷擊線路造成的跳閘事故在電網(wǎng)總事故中占有很大百分比。同時(shí)雷擊線路時(shí)沿線路入侵變壓器的雷電

5、波是威脅變壓器安全運(yùn)行的主要因素。由于結(jié)構(gòu)差異，10kv配電線路的耐雷水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于110kv及以上電壓等級(jí)的輸電線路，一旦發(fā)生雷擊事件，很容易受到?jīng)_擊2。以舞陽(yáng)電網(wǎng)為例，舞陽(yáng)配電網(wǎng)采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。根據(jù)近幾年的運(yùn)行資料表明，雷雨天氣時(shí)，10kv線路跳閘率接近80%，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的供電可靠性，影響了人們的生產(chǎn)和生活。2.舞陽(yáng)配電線路雷害故障情況根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所搜集的資料，在此列出了部分雷擊線路典型情況的統(tǒng)計(jì)表，以及舞陽(yáng)配電網(wǎng)總跳閘記錄表，如表1、2所示。從上面的數(shù)據(jù)分析可以看出：每年的68月份是舞陽(yáng)地區(qū)跳閘的高發(fā)時(shí)間；同時(shí)20072010年中總雷擊跳閘次數(shù)占到三年總跳閘次數(shù)的20.1%

6、，雷擊跳閘率較高，雷害事故明顯，因雷擊導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)、瓷瓶炸裂的事故也時(shí)有發(fā)生。3.舞陽(yáng)配電線路防雷問題分析為了進(jìn)行舞陽(yáng)配電網(wǎng)線路防雷研究，我們以舞陽(yáng)10kv九九線為研究對(duì)象，對(duì)該線路進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并結(jié)合舞陽(yáng)地區(qū)近三年雷害事故中配電設(shè)備的損壞情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，10kv配網(wǎng)曾多次發(fā)生配電變壓器遭受雷擊損壞事故，這說明舞陽(yáng)配網(wǎng)在配電變壓器、開關(guān)的防雷保護(hù)措施方面存在較大的問題。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和理論分析，得出舞陽(yáng)縣配電網(wǎng)防雷問題集中在以下幾方面：3.1接地電阻偏高對(duì)于裝設(shè)在配電變壓器側(cè)的避雷器的接地電阻來說，避雷器的接地線和變壓器低壓側(cè)的中性點(diǎn)以及變壓器的金屬外殼三點(diǎn)應(yīng)連接在一起接地，當(dāng)配電變壓器的容

7、量小于100kva，接地電阻應(yīng)小于10；當(dāng)配電變壓器的容量大于100kva，接地電阻應(yīng)小于43。10kv九九線上測(cè)得的16臺(tái)配變中，有4臺(tái)接地電阻不合格，然而，根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥离娮杪蕼y(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)大部分地區(qū)土壤電阻率較低，按照舞陽(yáng)電力部門原來的接地裝置設(shè)計(jì)方法，完全能夠使接地電阻達(dá)到要求。考慮到舞陽(yáng)地區(qū)配電變壓器、開關(guān)的接地裝置均未采取防腐措施，接地體在地下經(jīng)過長(zhǎng)期的銹蝕，在接地體表面產(chǎn)生了一層鐵銹，影響了接地體與土壤的有效接觸，是接觸電阻增大，這也是舞陽(yáng)配網(wǎng)中配電設(shè)備接地電阻嚴(yán)重超標(biāo)的主要原因。3.2配變防雷保護(hù)措施不足舞陽(yáng)絕大部分配電變壓器低壓側(cè)沒有任何防雷保護(hù)措施，在雷電活動(dòng)頻繁的時(shí)間段，很

8、有可能引起雷電過電壓造成的配電變壓器損壞事故。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)舞陽(yáng)配電網(wǎng)線路只在配電變壓器的高壓側(cè)裝設(shè)氧化鋅避雷器進(jìn)行保護(hù)，低壓側(cè)未裝設(shè)避雷器保護(hù)，雷電波沿著低壓線路侵入配電變壓器的低壓繞組時(shí)，它將通過電磁感應(yīng)在高壓繞組上產(chǎn)生很高的過電壓，使中性點(diǎn)對(duì)地電位和層間梯度電壓大大提高，通常稱它為正變換過電壓。安裝在高壓側(cè)避雷器與低壓側(cè)中性線變壓器金屬外殼連接在一起，同用一個(gè)接地體接地。雷電波沿高壓線路進(jìn)到配變的首端時(shí)，避雷器動(dòng)作，雷電波一方面直接作用在高壓繞組上，另一方而經(jīng)過避雷器和低壓繞組的中性點(diǎn)，進(jìn)入到低壓繞組和低壓線路上。由于低壓設(shè)備的絕緣水平比較低，在這種雷電波的作用下，低壓設(shè)備往往發(fā)生對(duì)地

9、擊穿，使得電壓波大部分加在低壓繞組上，通過電磁感應(yīng)，在高壓繞組上產(chǎn)生很高的過電壓4。通常稱它為反變換過電壓。用正反變換過電壓理論分析，產(chǎn)生正反變換過電壓是由于低壓繞組過電壓引起。因此，只要設(shè)法限制低壓繞組過電壓的幅值，正反變換過電壓就可得到限制。低壓側(cè)裝設(shè)避雷器就是用來限制低壓繞組過電壓的幅值，有了低壓避雷器，正反變換過電壓也就得到有效的抑制，從而也就可以保護(hù)高壓繞組。3.3接地引下線問題突出接地引下線作為設(shè)備與接地體之間的連接體，對(duì)配電設(shè)備的接地起到了重要的作用。但是在對(duì)舞陽(yáng)地區(qū)的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，在接地引下線方面存在著著以下兩方面的問題：第一、接地引下線規(guī)格不統(tǒng)一，在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)多種樣式的接地

10、引下線，有圓鋼、扁鐵、鋼絞線等。很多設(shè)備的接地引下線連接不規(guī)范，存在松散、冗長(zhǎng)等缺陷。第二、接地引下線銹蝕、斷裂現(xiàn)象嚴(yán)重，且缺少相應(yīng)的維護(hù)。舞陽(yáng)地區(qū)除少數(shù)新增設(shè)備接地引下線符合標(biāo)準(zhǔn)外，大部分接地引下線受到了嚴(yán)重的腐蝕無法與接地體起到有效連接的作用。4.舞陽(yáng)配電線路防雷保護(hù)措施研究為減少雷擊次數(shù)提高防雷水平，針對(duì)以上舞陽(yáng)配電線路防雷方面存在的問題，本文提出了若干有效的改善措施。4.1提高線路絕緣水平由于雷擊地面時(shí)雷擊點(diǎn)的自然接地電阻較大，雷電流幅值一般不超過100ka。實(shí)測(cè)表明，感應(yīng)過電壓一般不超過500kv，對(duì)35kv及以下水泥桿線路會(huì)引起一定的閃絡(luò)事故5。因此可以通過更換沖擊放電電壓較高的絕

11、緣子，以提高配電線路的絕緣水平，進(jìn)而進(jìn)一步提高配電線路的耐雷水平。4.2在配變低壓側(cè)加裝氧化鋅避雷器從舞陽(yáng)地區(qū)配電變壓器的調(diào)研情況來看，配電變壓器的防雷保護(hù)主要集中在高壓側(cè)安裝避雷器。限制低壓繞組兩端的過電壓值，不僅能保護(hù)低壓繞組，而且無論發(fā)生正變換或反變換過程，都能保護(hù)高壓繞組。氧化鋅避雷器具有很理想的非線性伏安特性，在非線性區(qū)，隨電流的增加電壓增長(zhǎng)不快。顯然，在低壓側(cè)裝設(shè)氧化鋅避雷器是十分必要的。4.3降低配電設(shè)備的接地電阻舞陽(yáng)配電網(wǎng)配電變壓器和配變高壓側(cè)避雷器接地電阻存在超標(biāo)問題，因此需要降低配電變壓器和配變高壓側(cè)避雷器接地電阻，使其符合規(guī)程要求，使避雷器的作用得到可靠的發(fā)揮。4.4 架

12、設(shè)耦合地線河南雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)表明，舞陽(yáng)屬于多雷區(qū)。由于10kv 中心點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的線路常采用金屬或混泥土電桿，因此這些線路的絕緣強(qiáng)度很低。由于擊中架空地線的雷電，會(huì)引起從地線到導(dǎo)線的反擊，故在絕緣水平較低線路上采用避雷線是不合適的，應(yīng)在在進(jìn)出線兩端各安裝一小段。對(duì)這些線路來說，最有效的提高耐雷水平的措施，是裝設(shè)避雷針、避雷器和保護(hù)間隔，雷區(qū)活動(dòng)頻繁的線路，應(yīng)使用耦合架空地線。4.5 在線路和電氣設(shè)備上加裝間隙間隙的擊穿電壓要比線路和變壓器等電氣設(shè)備的擊穿電壓低，在正常運(yùn)行的情況下間隙處于絕緣狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生雷電過電壓的情況下，間隙被擊穿接地，線路或者電氣設(shè)備的電壓被拉低，這樣就能起到保護(hù)線路以及設(shè)

13、備絕緣的作用。5.結(jié)語文章就舞陽(yáng)地區(qū)配電網(wǎng)防雷方面的問題進(jìn)行了研究，提出了針對(duì)性的解決方案。在對(duì)舞陽(yáng)地區(qū)配電網(wǎng)事故的發(fā)生進(jìn)行了規(guī)律性的統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)影響配電網(wǎng)的雷電過電壓主要是感應(yīng)雷過電壓。雖然直擊雷幅值較高，破壞性大，當(dāng)線路遭受直擊雷時(shí)跳閘率為100%，但是在配電網(wǎng)中直擊雷造成的事故所占比例并不高，而由感應(yīng)雷造成的事故占90%以上，因此，配電網(wǎng)防雷的重點(diǎn)應(yīng)放在感應(yīng)雷過電壓上。線路各種防雷措施都有其針對(duì)性，在選擇線路的防雷方式時(shí)必須先找出線路遭雷擊跳閘的原因，然后采取相應(yīng)的防雷措施，只有這樣才能在防雷保護(hù)上取得真正的實(shí)效。防雷工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)，要綜合考慮防雷工作。參考文獻(xiàn)：1 傅惠芹,江奕川.輸電線路防雷措施研究.電網(wǎng)技術(shù),2008，（12）：247- 2482劉子玉，劉其昶.電氣絕緣設(shè)計(jì)原理m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.3 dl/t6201997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合s.4張嘉祥，周賢士.配電變壓器正反變換過程研究j.高電壓技術(shù).