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        配網(wǎng)防雷接地裝置研究

        2018-10-24 06:24:36李華鵬張容菠胡世權(quán)文忠進
        機電信息 2018年30期
        關(guān)鍵詞:裝設(shè)樁頭接地裝置

        李華鵬 張容菠 楊 忠 胡世權(quán) 文忠進

        (1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司興義供電局,貴州黔西南562400;2.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司,貴州貴陽550001)

        0 引言

        貴州屬高原山區(qū),配電網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱,現(xiàn)有配網(wǎng)架空線路基本未做防雷設(shè)計,均是靠線路上的開關(guān)、變壓器設(shè)備配套安裝的避雷器進行簡單防雷,架空線路被雷擊后發(fā)生故障的概率較大,從而造成配網(wǎng)線路經(jīng)常發(fā)生故障停電需要搶修。在配網(wǎng)故障搶修操作時,現(xiàn)場安全措施所需裝設(shè)的狀態(tài)接地線或封閉地線,都是由操作人員或施工人員人工登桿裝設(shè)完成的三相短路接地線,增加了登桿作業(yè)風(fēng)險和工作量。

        惡劣天氣引起的配網(wǎng)搶修工作頻繁且點多面廣,配網(wǎng)運維人員和操作人員匱乏,在配網(wǎng)上發(fā)生的人身事故越來越多。為減少線路故障停電,降低墜桿和觸電風(fēng)險,研發(fā)了一種配網(wǎng)防雷接地裝置,能同時解決配電網(wǎng)防雷和裝設(shè)狀態(tài)接地線問題,大幅降低了操作風(fēng)險,提高了供電可靠性。

        1 架空配電線路運行現(xiàn)狀

        1.1 架空配電線路防雷

        傳統(tǒng)配電線路設(shè)計及建設(shè)均未考慮避雷線,因此雷害事故成為中低壓配電線路事故的主要原因之一。為防范配電線路雷害事故,提高供電可靠性,供電部門對雷害頻繁的區(qū)域和線路段進行了改造,加裝氧化鋅避雷器或防雷絕緣子(放電間隙)。這些改造增加的防雷設(shè)備雖有效果,但功能單一,設(shè)備利用率低。

        1.2 架空配電線路裝設(shè)臨時接地線方法

        1.2.1 配網(wǎng)裝設(shè)臨時接地線的位置選擇

        一是在裸導(dǎo)線上裝設(shè),即直接將便攜式臨時接地線裝設(shè)在裸導(dǎo)線上;二是在絕緣導(dǎo)線上裝設(shè),需在絕緣導(dǎo)線上預(yù)裝接地掛環(huán),裝設(shè)接地線時將便攜式臨時接地線裝設(shè)在接地掛環(huán)上。

        1.2.2 配網(wǎng)裝設(shè)臨時接地線的裝設(shè)方式

        根據(jù)安規(guī)要求,目前配網(wǎng)停電檢修裝設(shè)臨時接地線通常有兩種方式,一是由配網(wǎng)操作人員完成的、屬于操作內(nèi)容步驟的臨時接地線(簡稱“狀態(tài)接地”);二是由持工作票的工作班組自行在工作地段裝設(shè)的封閉的臨時接地線(簡稱“封閉地線”或“工作接地”)。操作人員裝設(shè)好狀態(tài)接地線匯報調(diào)度后,方能向工作票的工作負責(zé)人許可工作,工作負責(zé)人再根據(jù)工作票所列安全措施在工作地段可能來電的各方面裝設(shè)封閉地線。

        1.2.3 傳統(tǒng)裝設(shè)臨時接地線的優(yōu)勢及存在的問題

        目前在各電網(wǎng)企業(yè)的配網(wǎng)實際工作中,現(xiàn)場安全措施所需的接地線,都是由操作人員或施工人員裝設(shè)完成的三相短路接地線。該接地線的優(yōu)點是可攜帶、便于安裝、靈活性強,但仍有很多不足之處:一是由操作人員裝設(shè)接地線時登桿操作量增加,存在一定的安全風(fēng)險;二是接地線笨重,遇到交通困難的鄉(xiāng)村和邊遠山區(qū)接地線不方便攜帶且人工運輸困難。

        2 配網(wǎng)防雷接地裝置結(jié)構(gòu)及其原理

        2.1 配網(wǎng)防雷接地裝置結(jié)構(gòu)

        裝置主要由底座、絕緣子、金屬導(dǎo)電接線樁頭、雷電流放電裝置、短路接地裝置、鄂口螺旋短路引流裝置構(gòu)成(圖1)。

        圖1 結(jié)構(gòu)示意圖1—底座 2—絕緣子 3—短路接地裝置 4—上樁頭5—導(dǎo)線安裝孔 6—短路接引體 7—下樁頭 8—雷電流放電裝置

        底座由不銹鋼板制成,底座上端設(shè)置有豎直向上延伸的單極絕緣子,滿足10 kV電壓等級。底座下端設(shè)置有豎直向上延伸的短路接地裝置,短路接地裝置為柱狀,底座下端通過接地引線與大地的接地體相連接。底座上端和短路接地裝置均為金屬合金材料或銅質(zhì)材料的導(dǎo)電體,絕緣子頂部設(shè)置有上樁頭,上樁頭豎直部上設(shè)有短路接引體,上樁頭的水平部上設(shè)置有導(dǎo)線安裝孔,導(dǎo)線與運行中的配網(wǎng)線路連接,上樁頭的水平部末端設(shè)有引弧棒,引弧棒的下側(cè)設(shè)置有消弧頭,底座上側(cè)對應(yīng)引弧棒端也設(shè)置有消弧頭,兩消弧頭在縱向上相對設(shè)置,兩消弧頭間形成空氣間隙,即放電間隙,當遭受雷擊時雷電擊穿空氣間隙通過底座上的接地引線被引入大地,從而起到防雷作用。

        短路接地裝置的頂部設(shè)置有下樁頭,其豎直部上設(shè)有短路接引體,短路接引體垂直上、下樁頭所在平面,上樁頭、下樁頭及短路接引體均為導(dǎo)電體,裝置還包括可將兩短路接引體相電連接的短路引流裝置,以使上下樁頭間形成短路。

        2.2 裝置的防雷原理

        當上樁頭接入配網(wǎng)運行中的線路時,上樁頭帶電,通過絕緣子保持其絕緣性能,上樁頭的引弧端與底座的接弧端通過空氣間隙形成電氣絕緣,當配電線路遭受雷擊時,雷電流及過電壓在此處的放電間隙處擊穿空氣,形成放電,從而將雷擊過電壓放電引入大地,起到防雷作用(圖2)。

        圖2 雷電流放電裝置示意圖

        2.3 裝置的狀態(tài)接地原理

        配網(wǎng)防雷接地裝置上樁頭接入配網(wǎng)帶電運行,當線路開展檢修要進行三相短路接地時,將線路操作至停電,在地面上用帶驗電功能的絕緣操作桿驗電后,用操作桿將三套短路引流裝置分別掛到三個配網(wǎng)防雷接地裝置上,再用操作桿將短路引流裝置操作至合閘狀態(tài),形成三相接地效果,通過與大地相連形成三相短路接地,從而實現(xiàn)該裝置的狀態(tài)接地功能(圖3)。

        圖3 狀態(tài)接地裝置示意圖

        2.4 配網(wǎng)防雷接地裝置應(yīng)用管理

        配網(wǎng)防雷接地裝置的短路引流裝置在線路帶電運行狀態(tài)時需用操作桿將其取下,確保裝置掛網(wǎng)帶電運行發(fā)揮防雷作用。短路引流裝置取下時應(yīng)放置在操作班組保管,并按便攜式接地線進行管理、使用。

        3 配網(wǎng)防雷接地裝置效益分析及應(yīng)用前景

        3.1 防雷功能效益

        興義供電局2017年配網(wǎng)故障跳閘1 373次,其中雷擊引起的故障占30%,約412次,按平均停電時長6 h計,平均每次造成30戶用戶停電?,F(xiàn)有配變18 839臺,總?cè)萘? 465 246 kVA,平均容量為184 kVA,按同時率0.4計,算得負荷電流約為125.8 A,則造成停電損失=1.73UItcos θ=1.73×10×125.8×(6×1 373×0.3)×0.9=4 840 746 kW·h。

        若采用配網(wǎng)防雷接地裝置,防止雷擊故障造成的停電損失可挽回經(jīng)濟損失:按平均電價0.45元/kW·h計,多供電量可回收電費=0.45×4 840 746=217.83萬元。

        3.2 狀態(tài)接地功能效益

        本文所述配網(wǎng)防雷接地裝置的狀態(tài)接地功能及操作方法與原有裝設(shè)便攜式臨時接地線作業(yè)方式對比,相關(guān)參數(shù)如表1所示。

        表1 相關(guān)參數(shù)對比

        從對比數(shù)據(jù)可以看出:配網(wǎng)防雷接地裝置現(xiàn)場裝設(shè)可以減少重量13 kg,減少操作人員運輸、搬運工作量;裝設(shè)接地線單桿節(jié)省19 min,門桿或三聯(lián)桿節(jié)省47 min,大幅減少了登桿操作的工作量和操作風(fēng)險。

        興義供電局2017年開展停電檢修工作約6 000次,配網(wǎng)總配變(用戶數(shù))18 839臺,按每次檢修平均停電用戶15戶、安裝和拆除接地線綜合節(jié)省50 min(0.833 h)測算,全年可節(jié)省停電時間=15×0.833×6 000/18 839=3.98 h;按每次停電段負載同時率0.4算得負荷電流為62.91 A,則全年可多供電量=1.73UItcos θ=1.73×10×62.91×(0.833×6 000)×0.9=4 895 584.5 kW·h,按平均電價0.45元/kW·h計,多供電量可回收電費220.3萬元。

        3.3 應(yīng)用前景

        從以上分析數(shù)據(jù)可以看出:應(yīng)用該新型防雷接地裝置可以使操作人員方便、快捷地完成現(xiàn)場狀態(tài)接地的裝設(shè),大幅縮減操作時間,降低操作風(fēng)險,減少因操作而引起的停電損失,提高操作效益,減少雷擊引起的故障停電,提高供電可靠性。本文所述防雷接地裝置已申請發(fā)明專利和實用新型專利。

        該裝置安裝方便、操作簡易、效果顯著,進一步提升了配網(wǎng)裝備技術(shù)水平,擴展了配網(wǎng)操作作業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,值得在架空配電線路上推廣應(yīng)用。

        4 結(jié)語

        本文研究的配網(wǎng)防雷接地裝置,在配電線路帶電運行時引弧裝置可起防雷作用,當線路需要檢修時,通過絕緣操作桿操作即可形成三相短路接地。因此,本裝置防雷功能可提高配網(wǎng)線路安全運行水平,提高供電可靠性;短路接地功能可減少操作人員運輸、搬運、登桿操作的工作量,降低墜桿和觸電風(fēng)險,提高操作效率,減少停電損失,為供電企業(yè)進一步提高供電可靠性提供了有力的技術(shù)保障。

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