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        基于不平衡絕緣的35kV電力線路差異化防雷效果分析

        2016-12-31 00:00:00宰紅斌吳非宏
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年32期

        摘 要:根據(jù)35kV電力系統(tǒng)特點(diǎn),在統(tǒng)計(jì)分析35kV電力線路未生風(fēng)偏、鳥害、污閃、異物短路等故障原因的基礎(chǔ)上,形成的以不平衡絕緣為主的35kV電力線路差異化防雷治理措施,通過應(yīng)用雷擊跳閘率得到大幅下降。

        關(guān)鍵詞:35kV電力線路;不平衡絕緣;差異化;防雷;效果;分析

        引言

        通過優(yōu)先采用免檢型絕緣子產(chǎn)品(即玻璃與復(fù)合絕緣子),按照一個(gè)弱相、兩個(gè)強(qiáng)相或兩個(gè)強(qiáng)強(qiáng)相的原則配置的不平衡絕緣防雷治理措施,其主要目的是防止雷擊單相絕緣子永久擊穿造成線路選拉停運(yùn)和相間故障造成線路直接跳閘。通過實(shí)施,取得明顯成效,連續(xù)3年在雷電高峰期(6~9月),治理線路未發(fā)生雷擊跳閘。

        1 35kV系統(tǒng)及保護(hù)特性

        1.1 系統(tǒng)特性

        35kV電力系統(tǒng)大多為不接地或小接地系統(tǒng),其特點(diǎn)是單相接地不會(huì)引起線路跳閘,因此,在一般情況下允許繼續(xù)運(yùn)行1-2h,而不必立即跳閘[1]。但隨著系統(tǒng)容量的不斷增大,實(shí)際運(yùn)行中系統(tǒng)已無法承受2小時(shí)的單相接地運(yùn)行,因此必須避免單相永久接地故障發(fā)生。

        1.2 保護(hù)特性

        (1)35kV電力線路發(fā)生單相接地后,經(jīng)過30s延時(shí)后,接地信息會(huì)傳入調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng),調(diào)度員按照調(diào)度規(guī)程要求,對(duì)35kV接地的線路間隔采取逐條選拉的措施,來判斷故障線路和消除接地信號(hào)。因此,單相瞬時(shí)接地故障由于接地信號(hào)反應(yīng)快,消失快,基本不會(huì)傳到調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng),即不會(huì)造成線路選拉停運(yùn)。(2)35kV電力線路發(fā)生單相永久接地故障后,調(diào)度會(huì)按照限電序位和選拉序位,下令逐條拉開所有35kV出線間隔的線路刀閘,直至線路接地信號(hào)消失為止。因此,單條線路單相永久接地可造成多條線路選拉停運(yùn),對(duì)線路可靠性影響大。(3)35kV電力線路發(fā)生相間(短路)故障(速斷和過流),經(jīng)過30s延時(shí)后,會(huì)直接造成線路跳閘停運(yùn)。

        2 不平衡絕緣防雷效果

        2.1 改造方案

        (1)4+3+4法。根據(jù)地形和空氣間隙采取兩邊相各配置4片絕緣子、中相配置3片絕緣子,復(fù)合絕緣子按照中相配置1支,兩邊相按照1片玻璃絕緣子+1支復(fù)合絕緣子的配置方法進(jìn)行改造[2]。(2)4+3+5法。根據(jù)地形和空氣間隙采取中相配置3片絕緣子,下山側(cè)向陽側(cè)邊線配置5片絕緣子、上山側(cè)邊線配置4片絕緣子,復(fù)合絕緣子按照中相配置1支,下山側(cè)向陽側(cè)邊線配置2片絕緣子、上山側(cè)邊線配置1片絕緣子的配置方法進(jìn)行改造。(3)4+5+6法。根據(jù)地形和空氣間隙采取中相配置5片絕緣子,下山側(cè)向陽側(cè)邊線配置4片絕緣子、上山側(cè)邊線配置6片絕緣子,復(fù)合絕緣子依次配置。(4)輪流換相法。對(duì)于無法準(zhǔn)確掌握雷電活動(dòng)規(guī)律的線路,可采取輪流換相的方法進(jìn)行不平衡絕緣改造。(5)耐張配置按照上述方法和等長法的原則進(jìn)行,主要是保證弧垂與線長不能改變。引流線配置與所在相線配置保持一致。

        2.2 效果分析

        (1)采用不平衡絕緣配置后,在接地電阻為15Ω時(shí),雷擊桿頂時(shí)每多一片絕緣子,相線耐雷水平可提高5kA[2],且符合不平衡絕緣配置要求的15%極差。這樣線路在遭受雷擊時(shí),按照弱相先擊穿的原則,弱相擊穿后,相線接地形成地線分散雷電流,由于采用的是絕緣子自恢復(fù)性好的絕緣子(玻璃絕緣子和復(fù)合絕緣子),當(dāng)雷電流通過接地系統(tǒng)泄流完成后,線路恢復(fù)正常運(yùn)行。(2)線路兩相同時(shí)遭受雷擊后,由于不平衡絕緣配置的極差作用,在線路單相耐雷水平內(nèi),不會(huì)同時(shí)引起相間短路故障發(fā)生,可將相間故障轉(zhuǎn)化為單相瞬時(shí)接地故障消除雷擊閃絡(luò)發(fā)生。

        3 避雷器防雷效果

        3.1 安裝方案

        (1)根據(jù)小接地系統(tǒng)特點(diǎn),線路發(fā)生單相接地故障后,另外兩相電壓會(huì)升高■倍的特點(diǎn),提出了適用于小接地系統(tǒng)的輪流換相單相安裝避雷器方案。(2)為防止線路落雷沖擊變電站設(shè)備,35kV電力線路在實(shí)施差異化防雷改造時(shí),終端桿塔絕緣配置與原設(shè)計(jì)保持一致,并3相安裝避雷器。

        3.2 效果分析

        (1)采取輪流換相的方式單相安裝避雷器,在線路遭受雷擊時(shí)即能起到釋放雷電流保護(hù)線路不跳閘,又能避免單相永久接地引起的其他兩相電壓升高對(duì)避雷器造成的損害。(2)終端桿塔采用低絕緣配置的同時(shí)3相安裝避雷器,加上進(jìn)出線段的架空地線保護(hù),可形成多道防線防止雷電波侵入變電站。

        4 地網(wǎng)改造效果

        4.1 改造方案

        (1)低土壤電阻率的地區(qū)(耕地),安裝環(huán)網(wǎng)加15米放射線進(jìn)行改造,砼桿向兩側(cè)鋪設(shè)放射,鐵塔向四角鋪設(shè)放射線。高土壤電阻率的地區(qū)(山區(qū)、丘陵),按照換土的方法進(jìn)行。(2)砼桿接地引下線全部從桿頂引下,與地網(wǎng)可靠連接。

        4.2 效果分析

        (1)改造后線路任何桿塔接地電阻均可降至10Ω以下,當(dāng)絕緣子為3片時(shí)的耐雷水平即可達(dá)到31.5kA[3],防雷效果提升明顯。(2)

        GB50061-1997《66kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:有地線的桿塔應(yīng)接地。在雷季,當(dāng)?shù)孛娓稍飼r(shí),每基桿塔工頻接地電阻根據(jù)不同的土壤電阻率不宜超過10-30Ω;而GB50061-2010《66kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:在雷雨季,每基桿塔工頻接地電阻根據(jù)不同的土壤電阻率不宜超過10-30Ω。本措施解決了新舊版規(guī)范之間存在的差異,在降低接地電阻的同時(shí)提高了線路耐雷水平。

        5 結(jié)束語

        (1)35kV電力線路采用不平衡絕緣配置后,不會(huì)因部分絕緣配置提高而影響變電站防雷或?qū)ο到y(tǒng)造成沖擊,這是因?yàn)?,?duì)變電站主變?cè)斐蓻_擊的故障是相間故障,當(dāng)采用不平衡絕緣后,基本可避免雷擊引發(fā)的相間故障發(fā)生,將可能發(fā)生的相間故障轉(zhuǎn)變?yōu)樗矔r(shí)單相接地故障,相應(yīng)的起到了保護(hù)變電站主變等主要設(shè)備的作用。(2)35kV電力線路采用不平衡絕緣配置后,避免了單條線路單相永久接地造成的多條線路選拉停運(yùn)。避免了相間故障發(fā)生,在保護(hù)線路的同時(shí)保護(hù)了主變(35kV電力線路近區(qū)相間故障可引起主變損壞),相應(yīng)的起到了落實(shí)主變反措功效(絕緣包封)。(3)將本措施推廣應(yīng)用至設(shè)計(jì)源頭,從設(shè)計(jì)源頭采取不平衡絕緣配置,要優(yōu)于運(yùn)行改造中調(diào)整弧垂等復(fù)雜的計(jì)算與采取相應(yīng)的施工、安全技術(shù)措施等要簡單的多。(4)35kV電力線路一般不推薦安裝使用避雷器,在雷擊高發(fā)區(qū)段的線路,當(dāng)采用不平衡絕緣和接地改造等方案無效后,經(jīng)論證可適量單相安裝避雷器,避雷器應(yīng)優(yōu)先采用外間隙避雷器,并加強(qiáng)維護(hù)與檢測(cè)。(5)在實(shí)施35kV電力線路差異化防雷措施時(shí),線路技術(shù)人員和管理人員可根據(jù)治理線路實(shí)際情況靈活運(yùn)用(比如單相安裝并聯(lián)間隙等),以確保得到最佳治理效果。(6)由于系統(tǒng)特點(diǎn),實(shí)施35kV電力線路差異化防雷治理措施,可不考慮直線絕緣子串加長后的風(fēng)偏校驗(yàn)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]岳保良,田中興,梁成斌,等.送電線路實(shí)用技術(shù)[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社,1994:280.

        [2]宰紅斌.35kV輸電線路差異化防雷治理措施研究與應(yīng)用[J].山西電力,2015(3):45-48.

        [3]曾憲凡.高壓架空線路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:中國電力出版社,2002:3.

        作者簡介:宰紅斌(1971-),男,山西晉城人,2008年1月畢業(yè)于三峽大學(xué)輸電線路工程專業(yè),高級(jí)工程師,從事輸電線路工作。

        吳非宏(1990-),男,山西臨汾人,2013年7月畢業(yè)于山西大學(xué)電力工程及其自動(dòng)化專業(yè),工程師,從事變電檢修工作。

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