配网线路防雷分析及新型防雷装置的应用

发表时间:2020/5/9   来源:《中国电业》2019年24期   作者:杨东其
[导读] 目前,随着时代的进步,我国的电力行业也得到了很大程度的发展。
         摘要:目前,随着时代的进步,我国的电力行业也得到了很大程度的发展。配电网在运行过程中很容易受外界因素影响,尤其是雷电灾害,会在很大程度上降低电网运行安全性与稳定性,影响供电效果。针对雷电灾害问题,一直都是配电网设计建设研究的要点,需要采取有效的防雷措施进行保护,最大程度上降低雷电影响,提高电网运行安全性。本文对配电线路防雷技术的应用进行了简要分析。
         关键词:配网线路;防雷分析;新型防雷装置;应用
         引言
         在我国广大农村地区,配网线路防雷性能薄弱,配电线路接线形式多样,线路地处环境复杂,针对不同外界环境、杆塔结构等条件下的配电线路防雷措施技术水平参差不齐。随着防雷设备厂家的技术进步,防雷装置的种类和安装方式也多种多样,各种防雷措施缺乏针对性及经济技术指标的合理评价,其雷电防护效果并未得到充分发挥,雷击引起的线路跳闸事故日渐增多。
         1雷电的产生和对配电线路危害
         雷电是大自然一种最为常见的自然现象,关于雷电的形成原因,目前还没有完全统一的解释。普遍的认为都是大气中的水蒸气过于饱和,然后遇到冷空气形成水滴,水滴在上升气流的作用下被分解成带有电荷的水滴,然后又重新结合形成乌云,带有不同电荷的乌云将空气间隙击穿并且放电,也就形成了我们常说的“雷电”。雷电的危害是非常严重的,它能在一瞬间释放巨大能量,这些被释放出来的强劲电流对配电线路和设备会产生巨大危害。常见的配电线路都是常年暴露在户外的,所以遭遇雷击的概率非常大。雷电又通常有两种形式,一种就是直击雷电,在雷电发生时可直接对输电设备和线路造成损坏,且非常严重,常常是致命的。另一种是间接的,通过感应电压对周围的线路造成损坏,影响配电线路的安全运行。
         2配网防雷现状
         2.1防雷范围有限
         雷电具有覆盖范围广,不确定性特点,因此,为防止雷击影响电力配网的正常运行,所有配网均应进行防雷处理,尤其一些重点区域的配网应采取综合措施,最大限度的降低雷击造成的损坏。然而受到投入资金的限制,部分区域仅对重点配网线路安装过电压保护器、防弧金具、避雷器,很少在一般线路上采用防雷措施。同时,一般线路绝缘水平相对较低,导致雷击跳闸事故频繁发生。
         2.2措施不够全面
         配网防雷措施是否全面,细节处理是否满足要求,是配网防雷应着重考虑的内容。然而落实防雷措施时仍存在一些不良问题:避雷器仅安装在绝缘性较差的线路上,未对线路采用全面的防雷举措;避雷器仅安装在柱开关的一侧,无法充分发挥防雷效果;安装避雷器未严格按照相关规范实施,接地电阻较大,保护作用有限。
         2.3未严格遵守规范
         配网防雷是一项技术要求较高的工作,因此,电力部门针对不同线路对防雷及接地进行明确的说明与规定,但在实际落实时受多种因素影响,未严格执行防雷规范。例如,配网线路所处环境复杂,技术人员责任心差,遗漏相关操作;部分技术人员缺乏实践经验,防雷处理不当等,严重影响配网防雷效果。
         3配电线路的避雷措施
         3.1线路防雷技术
         (1)防雷改造。对于配电网而言,在建设过程中就必须要考虑到配网结构的防雷性能,基于防雷技术的应用,可以对配电网进行防雷改造,提高其防雷水平。尤其是在一些雷电灾害几率比较高的地区,在进行防雷改造之前,应该加强对配网线路的了解,至少对前3-5年配网线路的雷击跳闸数据进行收集,并且要对配网结构现场进行调查,分析,确定跳闸的主要原因,然后再设计改造方案。(2)加强配网线路设计。

当前很多城市的发展都十分迅速,配电网建设规模越来越大,为了保证线路的走向更合理,在线路设计的时候就要充分考虑周围的地形条件,尽量避开容易出现雷击灾害的地区,比如山谷、峡谷、山顶、空旷地带等,如果不能避开这些区域,则要进行进一步防雷设计。
         3.2断线保护技术
         配电线路建设过程中一般都采用架空绝缘导线的方式进行施工,具有较高的绝缘水平,在对配网线路的防雷水平进行研究的时候就要重点考虑绝缘断线事故。当配网线路出现雷电灾害的时候,会出现即时闪络现象,而且产生非常大的雷电流,但是雷电流的持续时间不长,对架空绝缘导线而言可能会产生击穿点,当出现闪络之后,在配网线路中会沿着雷击通道引起工频续流,导致电弧热量在短时间内出现急剧增加,高温弧根停留在绝缘层击穿点进行放电。针对这种情况,在配网线路的防雷设计过程中,可以设置防弧金具,比如防弧线夹高压放电电极具有很强的敏感性,可以在导线熔断之间对绝缘子的钢脚进行放电,避免导线出现断线。并且防弧线夹与绝缘子钢脚之间存在空气间隙,通过这个间隙也可以避免工频电弧续流,防止雷击事故出现的是瞬间故障变为永久故障。
         4新型防雷装置的应用
         4.1避雷线
         对配电网线路设置接地单避雷线,受避雷线保护,可以降低雷击产生的过电压,降低对线路造成损害。对于室外空旷地带同杆架设避雷线对配电架空绝缘线路来进行屏蔽保护,导线上感应电压可以降低(1-k)倍。其中,k表示避雷线与导线间耦合系数*冲击系数。其中,在选择用安装避雷线来进行防雷时,需要重点控制好避雷线与对边导线保护角大小,一般66kV以下架空线路地线保护角度应控制在20~30°,而对于山区环境,单根底线杆塔应选择设计为25°。另外,对于雷害严重的地区,设计时可以设置为零度或者负保护角,同时也可以根据实际情况来增设其他防雷装置,来提高防雷保护效果。
         4.2避雷器
         为避免雷击塔顶与避雷线绝缘发生闪络,防雷设计时可以适当的降低接地电阻,并就杆塔增设线路避雷器。配电网建设经常会经过部分地域,因为地形地势等环境很容易发生雷电灾害,在防雷设计时,除了度接地装置进行改装,以及合理控制地线保护角以外,还可以设置线路避雷器,降低线路雷击跳闸率。其中,在对配电网安装线路避雷器时,需要对当地环境进行综合分析,选择多雷地区发电厂、变电站进线端以及接地电阻较大杆塔为对象。对于山区环境,应选择线路杆塔接地电阻过大,以及容易发生闪络,同时改装接地电阻困的杆塔为对象,提高防雷保护技术实施的经济性。对配电网安装线路避雷器,可以有效提高线路耐雷性能,降低雷击影响产生的跳闸故障发生率,尤其是对于防治易击段杆塔线路绝缘子雷击闪络作用十分明显。将避雷器安装在配电网线路中,来对绝缘子进行有效保护,同时可以避免雷电侵入进入到变电站,以免线路开关受到多重雷击影响。
         4.3工频电场
         在配电网导线发生雷电冲击闪络时,应尽量降低因为雷电冲击闪络影响转变为稳定电力电弧的几率,来达到降低雷击跳闸次数的目的,必须要降低线路上工频电场强度。配电网一般为架空线路建设方式,在单相接地故障电容电流10kV不超过20A时,应选择用不接地设计方式。
         结语
         综上所述,雷电是配网安全运行的重大威胁,尤其夏季雷电频繁,配网因雷击时常发生故障,影响电能的正常输送,因此,电力部门应充分认识到雷电的危害,认真分析配网防雷现状,以发展的眼光分析问题,积极采取针对性措施,提高配网防雷性能,为配网的安全、稳定运行奠定坚实的基础。
         参考文献
         [1]彭海涛.山区10kV配网架空线路差异化防雷策略研究[D].华南理工大学,2018.
         [2]张博.探讨10kV配网线路防雷技术措施[J].企业技术开发,2019(23):130-131.
         [3]胡建川,刘渝根,冷迪,田资,成文杰.南川地区10kV配网线路防雷分析[J].高压电器,2019(03):53-58.
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