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        農(nóng)村配電網(wǎng)線路和設(shè)備的防雷接地保護(hù)探討

        2016-07-12 09:32:30陳章漂
        大科技 2016年13期
        關(guān)鍵詞:農(nóng)網(wǎng)雷電配電

        陳章漂

        (國網(wǎng)福建三明供電公司)

        農(nóng)村配電網(wǎng)線路和設(shè)備的防雷接地保護(hù)探討

        陳章漂

        (國網(wǎng)福建三明供電公司)

        隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對電力的需求正在與日俱增。尤其是在農(nóng)村地區(qū),配電網(wǎng)絡(luò)線路錯綜復(fù)雜、絕緣性能差,經(jīng)常受到雷電襲擊使線路發(fā)生故障,導(dǎo)致大范圍的電力中斷?,F(xiàn)階段,配電網(wǎng)線路及設(shè)備防雷措施受到了人們廣泛的關(guān)注,本文首先講述了雷電發(fā)生的過程及產(chǎn)生的危害,然后分析了目前農(nóng)村防雷的現(xiàn)狀,最后給出了線路及設(shè)備防雷的具體措施,希望本文能為從事相關(guān)工作的人員提供一定的指導(dǎo)和幫助。

        配電網(wǎng)絡(luò)線路;電力需求;農(nóng)村電網(wǎng);防雷措施;接地

        引言

        農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著為千家萬戶供電的重任,其安全性不僅直接影響到人們的生產(chǎn)、生活,而且對構(gòu)建和諧社會、建設(shè)環(huán)保社會起到了至關(guān)重要的作用。近年來,雷電災(zāi)難已經(jīng)成為了僅低于地震、海嘯等自然災(zāi)害的氣象災(zāi)難,特別是在偏遠(yuǎn)的山區(qū)農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中,受到雷擊的概率正在逐步攀升。據(jù)有關(guān)方面的統(tǒng)計,2014年線路故障停運中,雷電原因約占一半以上。為此,解決農(nóng)村輸電線路及設(shè)備經(jīng)常遭受雷擊的問題,對增強農(nóng)網(wǎng)安全性、可靠性方面意義重大。配電網(wǎng)線路和設(shè)備受雷電的影響比較大,而目前缺乏有效的防雷措施。解決該問題的道路還十分的長,作為電力部門來說應(yīng)該注重從實際出發(fā),根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析,實行綜合治理和重點防護(hù)相結(jié)合的方針,注重從多方面、多目標(biāo)進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的防雷措施。為了使防雷措施得到明顯的效果,應(yīng)建設(shè)足夠大的防雷面,實行全面的防護(hù)。

        1 雷電的形成及危害

        1.1 雷電的形成

        雷云與地面的高層建筑或輸電線路自然放電就產(chǎn)生了雷電,它對周圍設(shè)備或線路將產(chǎn)生十分嚴(yán)重的損壞,只有詳細(xì)研究雷電的形成及其產(chǎn)生放電的條件,才能夠提出科學(xué)合理的保護(hù)措施,從而使建筑物或線路免受雷擊的影響。天氣潮濕悶熱的時候,地層表面的水汽會變成水蒸氣,在空氣的作用下逐漸向上升,待上升至一定高度便與冷空氣混合,蒸汽開始逐漸凝結(jié)成小水滴,最后成為積云。云層中的水滴在氣流的吹動下分裂成大小不均的小水滴,其中較大的水滴帶有正電荷,稍微小點的帶有負(fù)電荷。這樣經(jīng)過長時間的積累及氣流影響將產(chǎn)生帶負(fù)電雷云,帶正電的水滴形成雨。根據(jù)靜電的感應(yīng)原理,大地表面會產(chǎn)生同等的正電荷,這就仿佛成了一個巨大的電容器。一旦電場強度十分大后,中間的空氣就會出現(xiàn)被擊穿的問題,即為我們熟知的雷電。

        1.2 雷電的危害

        雷擊過程將會對周圍建筑物或線路產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用,具體可以從以下幾個方面進(jìn)行詳細(xì)介紹:①直擊雷產(chǎn)生的破壞作用。所謂的直擊雷即是指帶負(fù)電的雷云直接對地面進(jìn)行了放電,這時將產(chǎn)生巨大的雷擊電流,高達(dá)上百安培,由此可見其產(chǎn)生的破壞也十分巨大。通常情況下,若雷電流流經(jīng)被擊穿物體將會在其表面形成很大的熱量,嚴(yán)重的將使物體發(fā)生燃燒。由于物體內(nèi)部水分會突然變成氣體,在密閉的空間中極容易發(fā)生爆炸問題。因此,雷擊過程經(jīng)常使房屋出現(xiàn)倒塌或出現(xiàn)大范圍的火災(zāi)。②雷電的二次危害及雷電感應(yīng)。雷電流不僅會產(chǎn)生靜電作用,而且容易出現(xiàn)電磁感應(yīng)。雷云在架空導(dǎo)線的上空將形成強大的電場,這樣架空線路上就會感應(yīng)出等同但極性相反的電荷,一旦云和大地間的電場發(fā)生消失,但聚集在架空線路的電荷不會立即消散,這些極性相反的電荷將會使建筑物發(fā)生劇烈的振動,并使屋內(nèi)的線路出現(xiàn)燃燒問題。③雷電波的入侵。架空線路遭受雷擊以后,雷云將會在線路周圍發(fā)生放電現(xiàn)象,這樣導(dǎo)線處就會感應(yīng)出較大電動勢,沿著配電網(wǎng)線路延伸至建筑物中。另外,值得一提的是雷電波的入侵也同樣可以引發(fā)火災(zāi)問題,對農(nóng)村配電網(wǎng)線路及設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

        2 農(nóng)村雷電的防御狀況

        經(jīng)過對多地農(nóng)村的調(diào)查,農(nóng)村輸電網(wǎng)及設(shè)備之所以經(jīng)常受到雷擊的影響,主要可歸結(jié)為以下幾點原因:①在農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)及配套設(shè)備上沒有安裝必要的防雷設(shè)備如避雷針、避雷環(huán)、避雷帶等,沒有專門的下線用以引導(dǎo)雷電流導(dǎo)入大地,另外塔基地面缺乏接地網(wǎng)的安裝。②線路和設(shè)備的防雷部位沒有設(shè)置雙重防雷保護(hù)措施。通常情況下,農(nóng)網(wǎng)的配電線路常常比較高,在雷電高發(fā)地段缺乏避雷器的安裝,且沒有安裝鐵管來阻止雷電波的蔓延,這些是造成農(nóng)村配電網(wǎng)經(jīng)常遭受雷擊出現(xiàn)嚴(yán)重事故的重要原因。③配電網(wǎng)絡(luò)高壓側(cè)經(jīng)常受雷電襲擾。農(nóng)村地區(qū)高壓輸電線的高度為18m左右,周圍雷電的產(chǎn)生與其高度密切相關(guān),一般具有強大的引雷效果,在某一范圍內(nèi)遭受感應(yīng)雷的概率很大。某縣10kV高壓線路中,桿塔高度將近有15m,加上地勢比較高使得其泄流環(huán)境改變很大、具有較高的引雷風(fēng)險,使得其遭受雷擊和感應(yīng)雷的概率成倍增加。

        3 農(nóng)村配電網(wǎng)線路的防雷及設(shè)備防雷接地保護(hù)措施

        3.1 農(nóng)村配電網(wǎng)線路防雷措施

        農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,使農(nóng)村用電需求與日俱增,如何預(yù)防雷電對配電網(wǎng)線路和設(shè)備免受雷電損害成為了人們關(guān)注的重點問題。本文從大量雷擊發(fā)生事故的方面入手總結(jié)了幾點防雷及接地措施:①在農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中架設(shè)避雷裝置。由于農(nóng)網(wǎng)的電壓等級一般比較低、線路的絕緣性能比較低,依照有關(guān)規(guī)章規(guī)范,一般不再線路上架設(shè)避雷線,但就因為這個原因使雷電經(jīng)常影響配電網(wǎng)絡(luò)。雷電高發(fā)區(qū)的配網(wǎng)輸電線路中,可在其靠近變電站3m左右的地方架設(shè)避雷線,這樣可以減少反擊及繞擊的發(fā)生。另外,為了提升避雷線的作用,降低雷電繞擊的發(fā)生概率可適當(dāng)增加避雷線的保護(hù)角度,以35°為最優(yōu)保護(hù)角度。②自動重合閘裝置的安裝。線路的絕緣在受到雷電破壞以后具有自愈能力,大多數(shù)雷電發(fā)生后均可慢慢消除,自動重合閘設(shè)備的安裝將有效降低雷擊跳閘事故,進(jìn)而降低因雷擊導(dǎo)致停電事故,增強電網(wǎng)的可靠性、穩(wěn)定性。據(jù)有關(guān)方面的統(tǒng)計,35kV以下的網(wǎng)絡(luò)重合閘的作用高達(dá)75%。③中性點采取非有效接地的方法。我國的農(nóng)網(wǎng)配電線路多采用中性點不接地方法。一旦發(fā)生雷擊事故,大多數(shù)的故障均可自行消除,且使線路不出現(xiàn)閃絡(luò)或跳閘問題,一方面提高了線路耐雷水平,另一方面降低了線路閃絡(luò)問題的發(fā)生。為了更好的實現(xiàn)這種功能,農(nóng)村輸電用的鐵塔及混凝土桿可進(jìn)行接地操作,接地電阻的大小可以根據(jù)具體情況而定,一般不能超過40Ω。④增加線路的絕緣水平。跨區(qū)域的配電線路,落雷的概率比較大,可以通過增加絕緣子個數(shù)來減低工頻電弧的產(chǎn)生,以此來降低雷擊故障的發(fā)生。⑤增強線路檢修次數(shù)。防雷技術(shù)的研究只是其中一方面,在實際的線路運行中進(jìn)行科學(xué)合理的管理對安全隱患的消除有很大作用,另外,增加巡視的次數(shù)如經(jīng)常清理線路兩側(cè)的樹枝,防止樹枝落到農(nóng)村配電線路上導(dǎo)致短路問題的發(fā)生。

        3.2 設(shè)備的接地防雷措施

        農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)包含的設(shè)備有配電變壓器、漏電保護(hù)裝置等,簡要介紹這兩種設(shè)備的防雷接地方式:①配電變壓器。經(jīng)過大量的實踐證明,配電網(wǎng)變壓器出現(xiàn)雷擊故障的概率約占整個事故概率的60%,農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)遭受雷擊的原因有很多其中其低壓線路位于野外,沒有任何保護(hù)是最重要的一方面。配電變壓器的防雷接地采用3點接地即將防雷接地、工作接地、保護(hù)接地連接到同一個接地裝置,一般情況下接地電阻不應(yīng)高于10Ω,配電變壓器的高壓側(cè)接地端經(jīng)常將避雷器的接地線與變壓器外殼共同來連接一個接地裝置,低壓側(cè)的中性線和避雷器低壓側(cè)共同連接到另一個接地裝置,這兩個接地裝置需要用環(huán)形方式連接在地網(wǎng)中。②漏電保護(hù)裝置的安裝。為了預(yù)防變壓器中性點的電位發(fā)生瞬間的升高,可在靠近用戶的地點裝設(shè)地線即重復(fù)接地的方法。漏電保護(hù)裝置就是應(yīng)用這種接地方式,該方式能顯著降低漏電事故對電網(wǎng)運行的影響,避免用戶側(cè)絕緣擊穿后電流對人體產(chǎn)生危害。但負(fù)載側(cè)不可進(jìn)行重復(fù)接地,否則將引起該裝置發(fā)生誤動作或拒動的發(fā)生。

        4 案例分析

        某鄉(xiāng)鎮(zhèn)的配電網(wǎng)絡(luò)中的10kV/0.4kV的變壓器的高壓側(cè)避雷裝置發(fā)生爆炸,事故發(fā)生當(dāng)天是雷雨,爆炸后導(dǎo)致一農(nóng)戶喪生。事故分析認(rèn)為當(dāng)避雷器發(fā)生爆炸后,配電變壓器高壓側(cè)放電瞬間增加了變壓器低壓側(cè)中性線電位,該電壓經(jīng)中性點流入低壓用戶零線中,將原來低壓側(cè)用戶的零線變?yōu)楦邏壕€,最終導(dǎo)致該使用電力的農(nóng)戶喪生。經(jīng)過事故的后續(xù)分析,發(fā)現(xiàn)引起該事故的根本原因是該農(nóng)戶設(shè)備沒有進(jìn)行接地操作且沒有配套的斷電保護(hù)裝置。由此可見,配電網(wǎng)線路及設(shè)備的接地保護(hù)十分重要,它直接關(guān)系到廣大用戶的生命安全。

        5 結(jié)束語

        總而言之,隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我國的防雷技術(shù)方法正在不斷的發(fā)展變化,線路和設(shè)備的防雷保護(hù)種類繁多,實際的應(yīng)用過程中,可以從多方面進(jìn)行考慮,根據(jù)具體的情況采取必要的防雷接地措施,并注重對線路維修及管理,只有這樣才能降低雷擊事故的發(fā)生,進(jìn)一步提升農(nóng)網(wǎng)供電的安全性、可靠性。

        [1]吳曉兵.輸電線路桿塔接地及防雷技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2012(12).

        [2]呂官強.探討電力輸電線路防雷接地技術(shù)[J].科技與生活,2013(19).

        [3]李志娟,李景祿,宋珂,李鵬鳴.關(guān)于農(nóng)網(wǎng)35kV線路防雷措施探討[J].電瓷避雷器,2014(05).

        TM862

        A

        1004-7344(2016)13-0102-02

        2016-4-10

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