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        配電網(wǎng)過電壓保護(hù)技術(shù)分析及防范措施

        2017-03-04 19:55:05郭勝豐陳瑤
        科學(xué)與財富 2016年32期
        關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)

        郭勝豐+陳瑤

        摘 要:結(jié)合實際,針對配電網(wǎng)過電壓保護(hù)技術(shù)及防范措施進(jìn)行了論述。

        關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);過電壓保護(hù);防范

        1 通過對配電網(wǎng)過電壓基本情況的調(diào)查分析,存在如下面問題:

        a、配電變壓器雷擊損壞率高(不少地區(qū)為1%)。

        b、架空配電線路雷擊斷線事故頻繁,有的地區(qū)年雷擊斷線事故達(dá)數(shù)十次。

        c、低壓網(wǎng)絡(luò)遭受雷擊多,造成人身傷亡和電能表擊壞等事故。

        d、電壓互感器勵磁特性不良和鐵磁諧振,導(dǎo)致保險絲熔斷甚至電壓互感器燒損。

        2 配電變壓器的過電壓保護(hù)

        目前,我國3-10kV配電變壓器多為Y,yno接線。變壓器高壓側(cè)的避雷器接地線與變壓器金屬外殼、低壓側(cè)的中時性點(diǎn)均按有關(guān)規(guī)程采用三點(diǎn)連在一起的接地方式。當(dāng)高壓側(cè)落雷三相同時進(jìn)波時,通過避雷器的雷電流會在接地電阻上產(chǎn)生很大的壓降,該壓降有可能使低壓低側(cè)線圈絕緣擊穿;同時,通過電磁感應(yīng)將在變壓器高壓繞組上按其變比感應(yīng)出很高的電壓,并在高壓側(cè)中性點(diǎn)上達(dá)到最大值,最終使中性點(diǎn)的絕緣擊穿。這種反變換過電壓還可能將高壓繞組的層間或匝間絕緣擊穿。

        另一種情況是配電變壓器低壓側(cè)線路落雪,作用于低壓側(cè)的沖擊波按變比感應(yīng)到變壓器高壓側(cè)。這一電壓的幅值也能使高壓側(cè)的絕緣擊穿,這就是正變換引起的過電壓。

        若在配電變壓器低壓側(cè)加裝避雷器有效地抑制低壓繞組可能出現(xiàn)的各種過電壓,使高壓繞組得到保護(hù)。

        我國電力系統(tǒng)現(xiàn)還有少量Y,zo結(jié)線的配電變壓器,雷擊事故就少見。因此種變壓器低壓側(cè)每一相繞組由兩個相等的“半套 繞組”分別繞在兩個鐵心柱上,反串而成的。這種結(jié)線方式的配電變壓器,當(dāng)高壓側(cè)落雷或低壓側(cè)三相進(jìn)波時,在半套繞組中流過的沖擊電流大小相等,方向相反對,加之這種繞組的沖擊零序阻抗很小,在每個鐵心上磁通幾乎等于零。因此,在高壓繞組中基本上沒有正逆變換所引起的過電壓。

        運(yùn)行實踐表明,有配電變壓器低壓側(cè)加裝FS-0.5和FS-0.38低壓避雷器或低壓氧化鋅避雷器,能使雷擊損壞事故下降,這種措施效果較明顯。表1為截止2014年牡丹江地區(qū)雷擊損壞配變的情況。

        為了減少配電變壓器雷擊損壞事故,根據(jù)具體情況,可考慮采用下列技術(shù)措施:

        a、對雷電強(qiáng)烈地區(qū)以及向農(nóng)村供電的配電變壓器,或新建的配電網(wǎng)絡(luò),應(yīng)盡量推廣Y,zo結(jié)線配電變壓器。

        b、Y,yno結(jié)線配電變壓器除在高壓側(cè)采用閥型避雷器保護(hù)外,低壓側(cè)要用低壓避雷器保護(hù)。

        c、對多雷地區(qū)為農(nóng)業(yè)供電的配電變壓器高壓側(cè)可采用殘壓低的避雷器保護(hù)。

        3 配電線路斷線

        在配電網(wǎng)中,由過電壓引起的斷線事故十分頻繁,其主要原因分析如下。

        3.1 配電線路絕緣水平低

        由于絕緣子配置不當(dāng),在雷擊時往往造成絕緣子閃絡(luò)或擊碎,進(jìn)而擴(kuò)大成為斷線事故。為了減少這種事故,應(yīng)按“交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合”規(guī)定:“3~10kV鋼筋混凝土桿配電線路,宜采用瓷橫擔(dān)或其他絕緣材料的橫擔(dān);如果用鐵橫擔(dān),宜采用高一電壓等級的絕緣子……”。

        近年來,北京地區(qū)對配電線路上各種組合方式的絕緣子全面進(jìn)行了沖擊試驗,其結(jié)果見表2。根據(jù)沖擊試驗結(jié)果可以正確選擇各種絕緣子組合。

        3.2 配電網(wǎng)沒有配置適當(dāng)?shù)南【€圈

        當(dāng)絕緣子擊穿造成單相接地故障時,一般都是電弧性接地,如果電容電流較大,又無消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償,故障點(diǎn)的電弧將難以熄滅,可能燒斷導(dǎo)線或擴(kuò)大為大間故障。

        3.3 配電線路出線開關(guān)跳閘時間設(shè)定不當(dāng)

        隨著電力網(wǎng)容量不斷增大,系統(tǒng)短路電流增加。如果開關(guān)跳閘時間很短,發(fā)生斷線的可能性就少。配電線路過流保護(hù)整定時間短,再配合重合曾裝置的正確動作,發(fā)生斷線事故的機(jī)會就可大為減少。

        3.4 導(dǎo)線截面積過小

        通常,根據(jù)實際運(yùn)行經(jīng)驗,鋁導(dǎo)線截面積在于5mm2及以下時,發(fā)生斷線事故約占90%。因此,在配電線路設(shè)計中選擇最小線號時適當(dāng)考慮此點(diǎn)。

        4 低壓線路落雷

        4.1 進(jìn)戶線落雷情況分析

        在我國,低壓架空線路和進(jìn)戶線下遭受雷擊的情況比較普遍。雷擊進(jìn)戶線造成人身傷亡事故多數(shù)發(fā)生在多雷地區(qū),進(jìn)線在沒有遮蔽的情況下,其瓷瓶腳下接地是十分危險的。

        對配電線路的事故情況分析可知:a.雷擊進(jìn)戶線對人體放電而造成死亡的距離多數(shù)在1.5m以內(nèi),占全部事故的90%以上;b.人對進(jìn)戶線距離超過2m以上一般都會發(fā)生人身傷亡事故,比較安全。

        4.2 低壓配電過電壓保護(hù)措施

        4.2.1 在低壓線路進(jìn)入建筑物前50m處安裝第一組低壓避雷器,并可靠接地,在建筑物內(nèi)再裝一組低壓避雷器。這種保護(hù)方式一般只對特別重要的低壓用戶才考慮采用。

        4.2.2 在低壓線進(jìn)入建筑物前的電桿上支持導(dǎo)線的絕緣子鐵腳接地。當(dāng)?shù)蛪壕€路遭受雷擊時,既能起放電間隙的作用,又能降低侵入建筑物內(nèi)的雷電電壓幅,以防危及人身安全和各種低壓電氣設(shè)備。通常,接地電阻值不超過30Ω。

        4.2.3 電能表防雷擊。對處于多雷地區(qū)或易擊地段直接與架空線路相連接的電能表應(yīng)加裝間隙保護(hù),間隙距離一般采用1.5-2mm;也可采用通訊設(shè)備上的500V真空放電器,或采用小型低壓避雷器保護(hù)電能表。

        5 配電網(wǎng)鐵磁諧振

        諧振過電壓嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。它持續(xù)時間長,一般可達(dá)十分之幾秒以上,甚至長期存在。當(dāng)發(fā)生諧振過電壓時,相電壓與電壓互感器的電流過額定多倍。

        為解決互感器諧振問題,對分頻揩振過電壓采取以下技術(shù)措施:a、中性點(diǎn)經(jīng)消弧圈接地。b、選用勵磁特性好,在最高線電壓下鐵心磁通不易飽和的電壓互感器。c、采用分頻繼電器,當(dāng)發(fā)生諧振時能自動將電壓互感器二次側(cè)開口三角接入電阻。d、采用零序電壓互感器方案。該方案由4臺PT組成,其中3臺電壓互感一次側(cè)接成星形,中性點(diǎn)通過1臺零序電壓互感器接地,主電壓互感器二次輔助線圈發(fā)成閉口三角形,以防止諧振。e、在PT一次側(cè)中性點(diǎn)上串以10~20KΩ電阻后再接地。

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