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        10 k V配電線路運行防雷措施分析

        2015-04-01 02:03:26何奕明
        機電信息 2015年6期
        關(guān)鍵詞:故障水平

        何奕明

        (陽江市凱源電力發(fā)展有限公司,廣東 陽江529500)

        0 引言

        現(xiàn)階段,隨著環(huán)境的日益惡化,某些地區(qū)的自然災(zāi)害頻發(fā),許多地區(qū)的10 k V配網(wǎng)遭受雷擊出現(xiàn)了故障。這些事故嚴重威脅到電網(wǎng)的供電安全,降低了配網(wǎng)的供電可靠性,同時給人們的日常生活帶來了很大的不便。本文將分析10 k V配電網(wǎng)遭受雷擊的原因,同時提出相應(yīng)的防雷措施,以達到提高配網(wǎng)供電可靠性的目的。

        1 雷電事故的原因分析

        2013年本局所管轄的10 k V配網(wǎng)范圍內(nèi),發(fā)生數(shù)百起故障。表1、表2分別對配網(wǎng)故障數(shù)據(jù)進行分析。

        表1 配電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)

        表2 自然災(zāi)害事故類型數(shù)據(jù)

        由表1可知,由于自然災(zāi)害造成的配電網(wǎng)故障301起,占總故障率的50.6%,其中因雷擊造成的故障178起,占自然災(zāi)害故障的59.1%,占總故障的29.9%,通過上面的數(shù)據(jù)分析可知雷擊是造成10 k V配網(wǎng)故障的主要因素。

        雷擊造成的配網(wǎng)事故類型有很多種,比如倒桿、斷線、絕緣子擊穿或者配電站變壓器燒毀等。引起雷擊事故的因素有很多種,主要有環(huán)境因素、設(shè)備缺陷和資金投入不足等。

        1.1 環(huán)境因素

        雷電放電引起線路的雷電過電壓是造成雷擊事故的主要因素。雷電過電壓的類型有2種,一種是雷電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)引起的雷電過電壓,另一種是雷電直接擊中桿塔或者是線路造成的直擊過電壓。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)感應(yīng)雷過電壓是造成雷擊事故的最主要的因素,感應(yīng)雷過電壓造成的事故比例超過90%?,F(xiàn)階段10 k V線路上的絕緣子只有1~2片,對于直擊雷的耐壓水平為5 k V,一旦發(fā)生直擊雷現(xiàn)象必然會引起線路出現(xiàn)閃絡(luò)但不一定造成故障,然而感應(yīng)雷引起的過電壓水平會超過400 k V,這將直接導(dǎo)致線路、絕緣子等部件出現(xiàn)損壞。所以,防止雷擊造成事故,首要的任務(wù)是做好雷電感應(yīng)過電壓的防護工作。

        1.2 線路絕緣水平不足

        當(dāng)配網(wǎng)的桿塔或者避雷線遭受雷擊時,在線路絕緣層上產(chǎn)生的瞬時過電壓會達到10~400 k V,如果線路的絕緣水平不夠,絕緣層就很容易被擊穿,這不僅會造成線路短路或跳閘事故,還會造成巨大的電量損失。因此,在搭建線路時,盡量采用沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子,如采用P-20絕緣子的U50%放電電壓為192.36 k V,X-45型絕緣子的U50%的放電電壓為220.34 k V。線路設(shè)計人員應(yīng)該從經(jīng)濟性、實用性、可靠性等多方面考慮,來選擇合適的絕緣子,減少絕緣子閃絡(luò)事故的發(fā)生。

        1.3 線路的防雷措施不規(guī)范

        相關(guān)研究表明,某些地區(qū)10 k V配網(wǎng)經(jīng)常出現(xiàn)雷擊事故的原因和線路相關(guān)防雷措施不規(guī)范有很大的關(guān)系。相關(guān)設(shè)計人員對該地區(qū)10 k V配網(wǎng)進行設(shè)計時沒有考慮到地區(qū)的實際情況有針對性地提出防雷方案。這些地區(qū)沒有考慮到防雷設(shè)備的安全運行情況,也沒有根據(jù)本地區(qū)的情況有針對性地安裝防雷設(shè)備。

        1.4 防雷資金投入不足

        隨著國家社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國的電力事業(yè)同樣取得了巨大的進步,10 k V配網(wǎng)的供電可靠性得到了巨大的提升。但是配網(wǎng)線路的防雷效果卻不理想,各個地區(qū)防雷設(shè)施的改造工程亟需推進,其主要原因是相關(guān)的防雷資金投入不足,配網(wǎng)線路的防雷設(shè)備無法得到及時的更換。另外,很多地區(qū)對于防雷設(shè)備的管理存在諸多問題,不能定期對防雷設(shè)備進行檢修維護。

        2 10 k V配網(wǎng)線路防雷措施研究

        2.1 提高線路器件絕緣子水平

        一般而言,雷擊造成線路故障的直接原因是線路元件的絕緣水平不足,因此提高線路的絕緣水平就能從最大程度上防止雷擊造成的配網(wǎng)故障。一般而言應(yīng)從3方面入手:

        (1)提高絕緣子的絕緣水平?,F(xiàn)階段我國配電網(wǎng)中大量使用了絕緣子,研究人員得出雷擊閃絡(luò)電流和絕緣水平之間的關(guān)系,通過數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn),在同樣的雷擊距下絕緣子的絕緣水平越高,其閃絡(luò)電流越小。所以更換絕緣等級更高的絕緣子能夠提高線路的絕緣水平。根據(jù)我局的實際經(jīng)驗可知,用S-280/Z型絕緣子代替現(xiàn)有的S-210/Z型絕緣子能夠?qū)⒔^緣水平提高30%以上。更換絕緣子前后線路防雷水平對比如表3所示。

        表3 替換絕緣子前后線路防雷水平對比

        (2)做好接地裝置的維護工作。10 k V配網(wǎng)線路的運維人員要定期對線路接地裝置的接地電阻進行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)電阻過大的情況要及時維護,確保線路接地裝置的電阻低于10Ω,對于1 k V以下的設(shè)備其一般公用一個接地裝置且阻值不大于4Ω。

        2.2 架空絕緣線路加裝防雷擊斷線用防弧金具

        近年來,由于架空絕緣線具有突出的優(yōu)點而在10 k V配電線路中大量使用,但遭受雷擊導(dǎo)致斷線的事故卻急劇增加。如絕緣導(dǎo)線在雷電過電壓時引起絕緣子閃絡(luò)并擊穿導(dǎo)線絕緣層時,被擊穿的絕緣層呈針孔狀,持續(xù)的工頻短路電流電弧在針孔處燃燒使導(dǎo)線在短時間內(nèi)被整齊燒斷。為防止雷擊斷線,可在線路絕緣子處剝離部分絕緣層后安裝防弧金具,使雷擊過電壓僅在防弧金具與絕緣子鐵腳之間引起閃絡(luò)使持續(xù)的工頻短路電弧的弧根固定在防弧金具上燃燒,從而保護導(dǎo)線免于燒傷。

        另外,可以降低桿塔的高度從而提高線路的防雷水平,在同樣的雷擊距時,配網(wǎng)桿塔的高度越低,線路中的閃絡(luò)電流越低。所以在保證配網(wǎng)安全運行的前提下,降低線路桿塔的高度能夠提高線路的防雷水平。

        表4為廣東某供電公司將11號桿由15 m換為12 m后線路耐雷水平之間的對比。

        表4 11號桿高度更換前后防雷水平的變化

        由表4可知,11號桿換為12 m的桿塔時,線路的耐雷水平提高了18%左右。

        2.3 配網(wǎng)線路安裝ZnO避雷器

        在配網(wǎng)線路上安裝ZnO避雷器是一種新型的防雷措施。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明,10 k V線路每200 m安裝ZnO避雷器,能夠?qū)⒏袘?yīng)雷引起的故障次數(shù)減少90%左右,因此ZnO避雷器能夠很好地防止雷電對配電線路造成的損害。在線路中安裝線路避雷器,可以將避雷器的伏-秒特性與絕緣子串的伏-秒特性相結(jié)合,當(dāng)線路遭受雷擊時,線路避雷器可靠地動作,以保護絕緣子串不發(fā)生閃絡(luò)。而且,線路型ZnO避雷器,體積小、重量輕,便于在較復(fù)雜的地形進行安裝。

        2.4 加強配電線路的監(jiān)管

        對配網(wǎng)運維人員經(jīng)常進行技術(shù)培訓(xùn),增強對配網(wǎng)線路的維護和管理工作,加強配電線路監(jiān)管工作也能有效提高線路的防雷效果。純架空線應(yīng)該采用投運自動措施;如果配電線路的絕緣效果低,就應(yīng)有選擇性地使用自動重合閘。在處理10 k V配電線路防雷情況的混合線路時,如果電纜的長度達不到整條線路的70%,則不關(guān)注配電項目線路中絕緣子的影響。

        3 結(jié)語

        總之,保證10 k V配網(wǎng)供電可靠性是供電公司的重要職責(zé)。鑒于現(xiàn)階段雷擊是造成配網(wǎng)故障的主要因素之一,本文分析了10 k V配電網(wǎng)遭受雷擊的原因,并提出了相應(yīng)的防雷防范措施,以提高線路的供電可靠性,同時為以后的配網(wǎng)線路防雷工作提供參考。

        [1]蘇勝新,何金良,咸日常,等.線路用避雷器應(yīng)用中的幾個關(guān)鍵問題[J].電瓷避雷器,2000(4)

        [2]康寬政.江門市區(qū)10 k V架空線路雷擊分析和防治措施[J].廣東電力,2008(5)

        [3]侯牧武,曾嶸,何金良.感應(yīng)過電壓對輸電線路耐雷水平的影響[J].電網(wǎng)技術(shù),2004(12)

        [4]陳維江,沈海濱,陳秀娟,等.10 k V配電網(wǎng)架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線防護[J].電網(wǎng)技術(shù),2007(22)

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