冀東油田供電公司 封 衡 羅 剛 師 鵬

1.前言

近年來，油區(qū)所屬范圍內(nèi)遭受的惡劣極端天氣逐漸增多，自從2012年5月中旬以來油田所在區(qū)域進(jìn)入了雷雨季節(jié)，今年的雷電密度和雷電強度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越以往幾年，線路多次遭受雷擊，造成油田配電網(wǎng)絡(luò)因雷電原因多次發(fā)生故障，對油田的正常生產(chǎn)造成了一定的影響。

為了提高油田電網(wǎng)雨季運行可靠性，為公司的保油上產(chǎn)提供可靠的電力保障，我們對提高油田電網(wǎng)雨季運行可靠性問題進(jìn)行了深入的研究和探討，并制定了相關(guān)改進(jìn)措施。

2.油田電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問題分析

2.1 雷雨季節(jié)油田電網(wǎng)運行現(xiàn)狀

油田電網(wǎng)，目前共有10kV供電線路194條，總長384.05kM，其中包括架空線路50條，共300.86kM；電纜線路144條，共83.19 kM。配電線路的典型特征為，線路長，分支多，分布廣。同時我油田地處平原沿海，地面廣闊，雨季雷電活動頻繁，架空線路沒有其他建筑物和自然屏蔽物保護(hù)，因而多次遭到雷電侵害，且出現(xiàn)故障后，故障點不易查找。我們對近年來油田電網(wǎng)因雷雨天氣造成的故障情況進(jìn)行了統(tǒng)計分析，總結(jié)出目前影響雷雨季節(jié)電網(wǎng)運行的主要問題主要有兩個方面：一是避雷器的防雷效果有待繼續(xù)提高；二是出現(xiàn)雷擊故障后故障點不易查找，導(dǎo)致停電時間加長。

2.2 避雷器的應(yīng)用與選型問題

近年來油田電網(wǎng)遭遇的惡劣天氣逐漸增多，防雷仍然是配電電網(wǎng)的重中之重，而避雷器在電網(wǎng)防雷中依舊發(fā)揮著不可替代的作用。今年灘海514線路避雷器集體故障讓我們不得不把注意力集中在避雷器的應(yīng)用與選型中上面。通過對故障避雷器的解剖，結(jié)合故障避雷器的各項參數(shù)指標(biāo)，我們總結(jié)出避雷器易發(fā)生故障的主要技術(shù)問題：

2.2.1 避雷器脫離器的選型問題

避雷器能否在損壞、老化后可靠脫離電網(wǎng)，是避雷器安全可靠運行的一個重要指標(biāo)，所以避雷器的脫扣器對避雷器來說是一個重要的元件。我國10kV配電系統(tǒng)屬于中性點非有效接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地時接地容流很小，要求在單相故障時工頻故障電流小的情況下，系統(tǒng)能繼續(xù)運行一段時間；而在系統(tǒng)短路時要求系統(tǒng)在大工頻過電流下能迅速切斷故障點。由于我國配電系統(tǒng)接地方式的獨特要求，使得10kV線路用避雷器脫離器的參數(shù)選擇尤為重要。

2.2.2 氧化鋅避雷器的密封性差

氧化鋅避雷器密封老化問題，主要是生產(chǎn)廠家采用的密封技術(shù)不完善，或采用的密封材料抗老化性能不穩(wěn)定，在溫差變化較大時或運行時間接近產(chǎn)品壽命后期，造成其密封不良而使潮氣浸入，造成內(nèi)部絕緣損壞，加速了電阻片的劣化而引起爆炸。

圖2.1 線路避雷器電阻片受潮圖示

2.2.3 瓷套污染嚴(yán)重

由于工作在室外的氧化鋅避雷器，瓷套受到環(huán)境粉塵的污染，特別是設(shè)置在冶金廠區(qū)附近線路，由于粉塵中金屬粉塵的比例較大，故給瓷套造成嚴(yán)重的污染而引起污閃或因污穢在瓷套表面的不均勻，而使沿瓷套表面電流也不均勻分布，勢必導(dǎo)致電阻片中電流的不均勻分布(或沿電阻片的電壓不均勻分布)，使流過電阻片的電流較正常時大1個數(shù)量級，造成附加溫升，使吸收過電壓能力大為降低，也加速了電阻片的劣化。

2.2.4 避雷器抗沖擊能力差

氧化鋅避雷器多在操作過電壓或雷電條件下發(fā)生事故，其原因是因電阻片在制造工藝過程中，由于其各工藝質(zhì)量控制點控制不嚴(yán)，而使電阻片的耐受方波沖擊能力不強，在頻繁吸收過電壓能量過程中，加速了電阻片的劣化而損壞，失去了自身的技術(shù)性能。

圖2.2 油田電網(wǎng)避雷器電阻片放電圖示

2.3 故障點查找問題

目前油田電網(wǎng)排查故障的一般方法為，當(dāng)配電線路發(fā)生故障后，由電力調(diào)度室通知線路工區(qū)進(jìn)行巡線，查找故障點并迅速排除故障。其中每次查找故障點所用時間占處理故障總時間的80%以上，而找到故障點后處理故障所用時間僅占20%左右。我們結(jié)合油田電網(wǎng)當(dāng)前的運行情況對故障點查找困難的原因總結(jié)如下：

2.3.1 油田電網(wǎng)所處地形環(huán)境復(fù)雜

油田電網(wǎng)10kV配電線路多處于蝦池、溝邊等地理環(huán)境惡劣的地區(qū)，且道路狹窄崎嶇，行車不便，且線路發(fā)生故障時通常都伴隨有雷雨天氣，導(dǎo)致道路泥濘難行，很大程度上影響了巡線的速度。

2.3.2 線路長、分支多、環(huán)點多

經(jīng)過對線路情況進(jìn)行統(tǒng)計，很多線路主線長度超過10km、分支數(shù)目多超過8條，高柳廟地區(qū)的環(huán)點多達(dá)50個，例如陸上514線路長達(dá)22.5km，分支線路多達(dá)15條。查找故障時，需對每條線路每個分支逐一巡視查找，且故障點隱蔽，不易靠肉眼發(fā)現(xiàn)。

圖2.3 避雷器故障示意圖

2.3.3 故障排查主要依靠人工選線，效率低

目前供電公司在發(fā)生故障時通過以下幾種簡單方法，人工選出故障可能性較大的線路，由電力調(diào)度室通知線路工區(qū)對這些線路進(jìn)行重點巡視排查。

方法一：借助鉗形電流表判別故障線路。當(dāng)線路發(fā)生故障時，用鉗形電流表對變電站內(nèi)所有出線的零序電流進(jìn)行測量。比較其大小，零序電流值最大的出線為故障線路的可能性較大，對此線路進(jìn)行重點巡視。

方法二：通過微機保護(hù)裝置查看零序電流及報警信息。通過保護(hù)裝置查看故障母線所帶各出線的零序電流，比較其零序電流大小，選出發(fā)生故障可能性較大的線路，由電力調(diào)度通知線路工區(qū)重點巡視。

圖2.4 通過保護(hù)裝置判斷故障點

圖2.5 通鉗形電流表判斷故障點

方法三：通過消弧線圈控制器查找。陸上110Kv變電站主變35kV中性點和灘海110Kv變電站主變35kV中性點均裝有消弧線圈。消弧線圈控制器可以進(jìn)行接地選線，但它的準(zhǔn)確性較差。

以上選線方法雖然能在一定程度上對故障排查起到指導(dǎo)性作用，但也改變不了其不能自動準(zhǔn)確定位的硬傷，需要對所有可能出現(xiàn)故障的線路進(jìn)行巡視檢查，故障排查具有一定的盲目性，排查效率不高。在技術(shù)上很大程度制約了故障點的快速定位。

3.油田電網(wǎng)雨季運行可靠性提高的措施

通過以上雷雨季節(jié)油田電網(wǎng)運行可靠性的隱患，我們分別對避雷器的應(yīng)用和雷擊故障的排查提出相關(guān)的技術(shù)措施，并已逐步進(jìn)行實施。

3.1 關(guān)于避雷器運行與選型的幾點措施

3.1.1 優(yōu)化選型方案

在設(shè)計選型上面，我們應(yīng)優(yōu)先選用多年穩(wěn)定運行實踐的產(chǎn)品，應(yīng)選擇有先進(jìn)的工藝設(shè)備和完善的檢測手段的生產(chǎn)廠家，嚴(yán)把避雷器的檢測關(guān)，其中我們使用的符合外套氧化鋅避雷器的密封性檢測值得我們高度重視。只有通過嚴(yán)格的設(shè)計選型才能保證選用的避雷器具有高的抗老化、耐沖擊性能，以使避雷器在壽命周期內(nèi)穩(wěn)定運行。

目前線路避雷器容易故障的技術(shù)規(guī)格問題很有可能是通流容量偏低。目前線路上避雷器的耐受沖擊參數(shù)是65kA/150A，電阻片的直徑為26mm。導(dǎo)致線路上避雷器泄漏電流大的原因有可能是，避雷器的電流耐受沖擊值過小，當(dāng)遭到強雷擊時避雷器出現(xiàn)老化恢復(fù)不到原來的高阻態(tài)。所以建議避雷器電流耐受沖擊參數(shù)提高到100kA/250A，電阻閥片的直徑為42mm，高度24mm。

圖3.1 不同截面積電阻片

同時油田電網(wǎng)地處沿海地區(qū)，受鹽霧、海風(fēng)、鳥糞等腐蝕嚴(yán)重，所以在避雷器的外絕緣選擇應(yīng)該按照IV考慮，所以建議避雷器的爬電比距由原來的2.5cm/kV提高到3.1cm/kV。

針對以上選型理念，綜合分析多家避雷器生產(chǎn)廠家的避雷器產(chǎn)品特性，供電公司已于有良好口碑的避雷器廠家取得合作，購入YH5WX-17/50L避雷器200組，逐步應(yīng)用于南堡供電工區(qū)雷電高發(fā)線路上。該型避雷器采用新型熱爆式脫離器，Ⅳ耐污性能，密封性能好，且各項試驗指標(biāo)符合油田電網(wǎng)防雷要求。

3.1.2 加強技術(shù)管理與故障分析

加強對氧化性避雷器的技術(shù)管理工作，建立氧化性避雷器技術(shù)檔案，對出廠報告、定期測試報告均要存放入技術(shù)檔案，以便隨時監(jiān)測避雷器的選型是否符合要求，并且隨時對相關(guān)故障事件進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整選型方案，彌補避雷器存在的缺陷。

3.1.3 重視新技術(shù)新工藝避雷器的嘗試

隨著配電線路對避雷器性能要求的逐漸加大，各避雷器生產(chǎn)廠家也不斷探索避雷器生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)與工藝。其中串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器正逐漸發(fā)展成熟，相比無間隙氧化性避雷器有其獨特的優(yōu)點。

圖3.2 串聯(lián)間隙氧化性避雷器結(jié)構(gòu)

串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器采用間隙組與氧化鋅電阻片串聯(lián)結(jié)構(gòu)，一方面克服了無間隙氧化鋅避雷器用在中性點不直接接地系統(tǒng)中，避雷器電阻片存在長期通流，在較高過電壓引起損壞的可能性；另一方面又不同于傳統(tǒng)的碳化硅避雷器那樣存在著續(xù)流滅弧等薄弱環(huán)節(jié)。具有通流容量大，幾乎無續(xù)流，等明顯優(yōu)點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器也有著單相弧光接地耐受時間短、性能受間隙安裝工藝制約等缺陷。

由于油田電網(wǎng)還沒有串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的運行經(jīng)驗，我們采取了先進(jìn)行少量安裝實驗，確定其實際應(yīng)用可靠性后再逐步推廣的方案，引進(jìn)20組YH5CX-13/40C空氣間隙金屬氧化物避雷器，于南堡供電工區(qū)雷電高發(fā)線路進(jìn)行試點應(yīng)用。

3.2 關(guān)于故障點查找時間較長、查找困難的相關(guān)措施

3.2.1 變電站引進(jìn)小電流接地選線設(shè)備，減少故障排查時間

為了解決變電站故障選線困難，故障查找時間長的問題，我們通過多方調(diào)研和考察，根據(jù)油田電網(wǎng)的實際情況引進(jìn)“TY-06型小電流接地裝置”。

圖3.3 S注入法原理示意圖

圖3.4 TY-06前面板

該裝置利用“S注入”法選線原理通過電壓互感器二次側(cè)向系統(tǒng)注入一個特殊信號電流，檢測該信號實現(xiàn)接地故障選線及定位。

圖3.5 激勵信號示意圖

該裝置特點為：不需增加任何一次設(shè)備，不會對運行設(shè)備產(chǎn)生任何不良影響；注入信號不同于系統(tǒng)中任何一種固有信號的特征，因此不受系統(tǒng)干擾的影響，便于檢測；自動判斷故障線路，并將故障信息傳送至電力調(diào)度；選線后，在不拉路的情況下，可通過手持式信號定位探測器準(zhǔn)確查找到接地故障點。

安裝該裝置后，發(fā)生故障時該裝置自動選擇故障線路，并將最終選擇結(jié)果上傳至電力調(diào)度，電力調(diào)度可立即通知線路工區(qū)進(jìn)行巡線查找故障點，從而大大減少了查找故障所需的時間。

3.2.2 配電線路安裝故障指示器，實現(xiàn)線路故障定點

針對架空線路長且分支多，查找故障時間長這種情況，我們在線路上不同位置安裝了故障指示器：

①安裝在變電站出口，以判斷故障在站內(nèi)或是站外；

②安裝在主干線或分支處，以判斷故障所在分支或區(qū)段；

③安裝在電纜與架空線連接處，判斷故障在架空線或電纜線上；

④安裝在負(fù)荷較重用戶的配電高壓進(jìn)線處，以判斷是否是由用戶原因造成。

圖3.6 故障指示器應(yīng)用

圖3.7 線路故障指示器原理圖

一旦線路發(fā)生故障，巡線人員可借助指示器上紅色的報警顯示，迅速確定故障區(qū)段，排除故障。徹底改變過去盲目巡線，查找方法落后的局面，極大的提高了工作效率，縮短了停電時間。

4.效果評價

圖4.1 配電線路綜合防雷系統(tǒng)模型

目前，隨著以上方案的逐步實施，油田電網(wǎng)已經(jīng)構(gòu)建起一個專業(yè)有效的配電線路防雷系統(tǒng)。

新型避雷器在南堡地區(qū)的應(yīng)用的效果明顯，自應(yīng)用以來經(jīng)受住了強風(fēng)暴潮氣候和多次雷擊天氣的考驗，有效保護(hù)了電網(wǎng)運行，同線路其他附屬避雷設(shè)施一起組成了配電網(wǎng)絡(luò)防雷體系。

與此同時，隨著線路故障指示器的推廣和故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，油田電網(wǎng)故障快速判斷系統(tǒng)已基本成型，并在今年的雷雨季節(jié)發(fā)揮了應(yīng)有的效果，相信隨著新型小電流接地選線裝置的應(yīng)用，油田電網(wǎng)的故障快速判斷系統(tǒng)會更加成熟，油田電網(wǎng)的雨季運行可靠性也會得到很大的提高。

5.結(jié)束語

本文通過對雷雨季節(jié)油田電網(wǎng)運行現(xiàn)狀的分析，分別從避雷器的選型與應(yīng)用和故障點的排查兩個方面尋找出了影響電網(wǎng)運行的技術(shù)問題，并進(jìn)行了相關(guān)的技術(shù)措施分析。希望能對增強雷雨季節(jié)油田電網(wǎng)運行可靠性提高參考。

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