周向波

浙江省臨安市水濤莊水庫電站有限公司

線路熱備用斷路器防雷技術(shù)探析

周向波

浙江省臨安市水濤莊水庫電站有限公司

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，線路熱備用斷路器是一種常用的設(shè)備，而其自身存在著一定的特點(diǎn)，使其站在受到雷擊的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的故障現(xiàn)象，當(dāng)前比較常見的避雷器是懸掛式避雷器，本文主要對(duì)這種避雷器的防護(hù)措施進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，同時(shí)還對(duì)技術(shù)的選擇提出幾點(diǎn)合理化的建議，以供參考和借鑒。

熱備用；斷路器；防雷；金屬氧化物避雷器

最近幾年，我國(guó)很多地區(qū)在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中都出現(xiàn)了斷路器遭受雷電侵害的現(xiàn)象，甚至還出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的安全事故，而這些事故的共同特點(diǎn)就是線路斷路器產(chǎn)生了損壞，同時(shí)其還處在熱備用狀態(tài)下。其次是整個(gè)線路都設(shè)置了避雷線。最后就是斷路器的線路側(cè)并沒有設(shè)置避雷器，當(dāng)前這種避雷器的數(shù)量比較多，所以我們必須要對(duì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，此外還要采取有效的對(duì)策對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的處理。

1、斷路器損壞的機(jī)理

線路的斷路器在雷雨季節(jié)出現(xiàn)了斷開現(xiàn)象而線路側(cè)還存在著工頻電壓的時(shí)候，沿線產(chǎn)生的雷電波在這個(gè)位置就會(huì)發(fā)生開路尾部反射的電壓上升到絕緣子一半沖擊放電電壓的2倍，而其數(shù)值早已經(jīng)超過了斷路器雷電沖擊絕緣水平面所能承受的電壓極限，同時(shí)在這一過程中也可以繼續(xù)的發(fā)出工頻電弧。

在絕緣配合的過程中，其所能承受的電壓和絕緣的強(qiáng)調(diào)蘇必須要達(dá)到應(yīng)有的水平，但是110kV斷路器絕緣子正常工作時(shí)的電壓和地絕緣耐壓值大致相同，此外，在這一過程中還不對(duì)反極性的工頻電壓進(jìn)行考量。在這一過程中，即使斷路器的斷口達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)的絕緣水平，也不能很好的保證在開關(guān)裝置的地絕緣間會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的放電現(xiàn)象，從而出現(xiàn)非常嚴(yán)重的破壞。

之所以這樣去規(guī)定是因?yàn)樵谶@一過程中必須要充分的對(duì)其經(jīng)濟(jì)性予以考慮，追要是在某一條件下，事故發(fā)生的幾率達(dá)到一個(gè)可以承受的水平就可以，所以當(dāng)前在110kV等級(jí)線路運(yùn)行的過程中一般不會(huì)選擇增強(qiáng)斷路器斷口耐壓的水平來防止事故的出現(xiàn)。

雷電出現(xiàn)的瞬間，熱備用斷路器斷口的兩端工頻電壓瞬時(shí)值是不確定的，在110kV系統(tǒng)而言其最大的數(shù)值為89.8kV，所以，斷口兩側(cè)的工頻電壓有可能會(huì)比對(duì)地電壓高，也有可能會(huì)比對(duì)地電壓低，二者之間的差值最大也可以達(dá)到89.8kV。

2、避雷器的選型

2.1安裝型式

比較容易出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象的線路如果受到雷擊出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象之后沒有重合就可以判斷斷路器處在熱備用的狀態(tài)，在這一過程中出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象的可能性非常大，但是變電站在設(shè)計(jì)的過程中經(jīng)常沒有在斷路器當(dāng)中設(shè)置避雷器，所以運(yùn)行單位在使用的過程中只能靠自己的力量完成設(shè)計(jì)，所以如果在多雷區(qū)，應(yīng)該在線路的兩側(cè)都設(shè)置避雷器。如果變電站空間允許的情況下，我們應(yīng)該選擇普通變電站型式避雷器，如果條件不允許，也可以使用懸掛式避雷器。

2.2是否帶串聯(lián)間隙

最近幾年，比較常見的就是帶串聯(lián)間隙的避雷器，其在運(yùn)行的過程中只有在間隙動(dòng)作的時(shí)候才能承受較大的電壓，同時(shí)也在一定程度上延長(zhǎng)了設(shè)備自身的使用壽命。避雷器本身是切斷故障電流所用，它可以減小殘壓的數(shù)值，故障的安全性比較強(qiáng)，同時(shí)也不需要設(shè)置故障脫落裝置，在有放電現(xiàn)象的時(shí)候，必須要有絕緣的輔助，所以在安裝中對(duì)技術(shù)的要求比較高。

無間隙避雷器在長(zhǎng)期運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生比較大的殘壓，所以一旦產(chǎn)生故障，設(shè)備的安全性就相對(duì)較低，所以在產(chǎn)生故障的時(shí)候就需要脫落裝置，這樣才能更好的保證線路正常的運(yùn)行狀態(tài)，保護(hù)水平只和避雷器自身的殘壓數(shù)值有關(guān)，所以其具備更強(qiáng)的可靠性，不會(huì)產(chǎn)生放電巖石，安裝的時(shí)候也更加方便。

2.3安裝位置

（1）雷擊第1基桿塔

避雷器安裝的第1塔在運(yùn)行的過程中會(huì)因?yàn)橛斜芾灼鞫沟脭嗦菲魈幱诟硬环€(wěn)定和不安全的狀態(tài)當(dāng)中，這是因?yàn)槠湓谶\(yùn)行的過程中用作了線路避雷器，這樣就使得雷擊位置是塔頂?shù)臅r(shí)候，電流值過大，為了避免絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)的現(xiàn)象，一些雷電電流會(huì)通過避雷器直接施加給導(dǎo)線，這樣也就使得線路自身的電位不斷的提高，斷路器的斷口絕緣水平也會(huì)在這一過程中受到極大的影響。

（2）雷電波沿線襲來

雷電波在沿著線路襲來的時(shí)候，熱備用斷路器斷口的電壓值就是沖擊電流下避雷器的殘壓值+沖擊電流經(jīng)過避雷器導(dǎo)入到大地之后在沖擊電阻接地電阻上呈現(xiàn)出來的地電位抬高+電波在斷路器斷口末端和避雷器之間的電氣距離間反復(fù)振蕩所形成的電位抬高+工頻電壓瞬時(shí)值。因此在條件相對(duì)比較復(fù)雜的情況下。避雷器安裝在1塔上是不能對(duì)斷路器起到保護(hù)作用的，如果將其安裝在門型構(gòu)架上就可以體現(xiàn)出非常好的效果。

2.4參數(shù)確定

因懸掛式安裝試驗(yàn)、檢測(cè)難度大,甚至無法做預(yù)防性試驗(yàn),故其自身的可靠性至關(guān)重要。同系統(tǒng)標(biāo)稱電壓時(shí)避雷器額定電壓越高,運(yùn)行中泄漏電流越小,越利于減輕避雷器老化以提高運(yùn)行可靠性。但同時(shí)殘壓也相應(yīng)增高,同絕緣水平下保護(hù)裕度降低。對(duì)這兩者矛盾的考慮的原則是:保證保護(hù)絕緣的配合系數(shù)(保護(hù)裕度)時(shí),避雷器額定電壓應(yīng)選得稍高。

綜合考慮,熱備用斷路器保護(hù)避雷器安裝在門型構(gòu)架上,額定電壓114kV,持續(xù)運(yùn)行電壓84kV,殘壓水平320kV(10kA下),保護(hù)裕度充分。通流容量、爬電比距(≥25mm/kV)等亦須選擇較高。且大電流沖擊耐受電流100kA,2ms方波沖擊耐受電流016kA,工頻參考電壓≥114kV,直流1mA參考電壓≥165kV,復(fù)合外套絕緣重量31kg,干、濕工頻耐壓分別為185、200kV,雷電耐壓450kV。

3、耦合電容器和阻波器的防雷作用

很多起熱備用線路斷路器雷擊事故都發(fā)生在未裝耦合電容器的那一或兩相。但因雷擊概率小,且三相線路上雷電波常相差很大(即使幅值相同,三相工頻電壓瞬時(shí)值也差很遠(yuǎn)),斷路器三相斷口承受的電壓肯定就差別不小,則即使三相線路都未裝耦合電容器,可能也不會(huì)發(fā)生三相斷口同時(shí)擊穿爆炸的事故。故僅從這幾起事故還不足以推論裝有耦合電容器的那相斷路器不會(huì)發(fā)生雷擊事故。

4、實(shí)際應(yīng)用

某供電公司110kV熱備用線路斷路器從2009年采取防雷措施,在變電站出線門型構(gòu)架上安裝33支復(fù)合外套懸掛式無間隙避雷器。避雷器可配備脫離器或泄漏電流監(jiān)測(cè)裝置以基本實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。迄今運(yùn)行正常,均未發(fā)生雷害事故。

5、結(jié)語

在熱備用的線路斷路器防雷保護(hù)施工的過程中必須要對(duì)影響其效果的所眾多因素予以充分的考慮，在實(shí)際的施工中，應(yīng)該采用懸掛式無間隙避雷器，同時(shí)還要將避雷器安裝在門型構(gòu)架上，而在額定電壓和殘壓的選擇上可以選擇較高的檔位，這樣也為其長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

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