6kv线路节能降耗电器设备技术的应用

发表时间:2020/7/17   来源:《中国电业》2019年第24期   作者:彭庆华 颜金永
[导读] 由于电网地处空旷、平原地带,分布广,面积大,线路长,
         摘要:由于电网地处空旷、平原地带,分布广,面积大,线路长,受天气影响严重,尤其是大风、雷雨对电网故障起着决定因素,特别是雷电对电网及电力设备造成严重的安全隐患,严重影响电网的安全、正常运行。
        关键词:6kv线路节能降耗电器设备技术;应用;
        电能消耗在采油行业总能耗消耗中已占到48%左右, 每年电费约占生产总成本的三分之一。降低用电成本已是油田所面临的一个重要课题。从强化科学管理和技术创新入手, 探索并推广配电系统节能降耗新方法、新工艺, 来实现节能降耗、降本增效。
        一、目前存在的主要问题
        1.自然因素方面。一是多大风,雷雨天气、盐雾天气较多,尤其是雨季雷暴日较多。二是地处平原,电力线路基本上为荒郊野地的最高点,落雷概率高。
        2.采取的手段方面。电网防雷技术及防雷设备单一。由于采油厂电网点多、面广且线长,只能对线路部分金属管塔,配电线路上的所有电器设备,如配电变压器、柱上断路器、隔离开关、高压计量及补偿电容等,安装避雷器进行保护。保护范围有限,大部分杆基和架空线没有避雷措施,直接暴露在雷电袭击范围内,国内外防止6 ~ 10 kV 架空导线遭受雷击所采取的主要措施有: 安装氧化锌避雷器; 在柱式绝缘子上安装金属箍环; 负荷侧装防弧金具。但现有的成熟的大部分防雷产品均存在一定的不足:如投资成本较大; 施工安装难度大; 绝缘导线线路需剥开绝缘层,导致线芯进水和腐蚀; 瓷绝缘子伞裙因燃弧烧裂; 受环网供电负荷侧变化影响等。目前新型的防雷支柱绝缘子是组合式结构的二合一防雷支柱绝缘子,其绝缘子有很好的绝缘性能和防污水平,可适用于6 ~ 10 kV 架空电力线路中绝缘和支持导线用,而且还具有防止6 ~ 10 kV架空导线雷击的保护功能,但推广应用情况还有待于油田组织技术人员进行进一步的考证。
        二、6kv线路节能降耗电器设备技术的应用
        1.防雷技术也得到进一步提高。
        一是管型避雷器的使用。早期使用的避雷器叫做管型避雷器,是一个保护间隙,但它能在放电后自行灭弧。它由两个串联间隙组成,一个间隙在大气中,称为外间隙,其工作就是隔离工作电压,避免产气管被流经管子的工频泄露电流所烧坏; 另一个装设在气管内,称为内间隙或者灭弧间隙,管型避雷器的灭弧能力与工频续流的大小有关。该种避雷器的优点是有吹弧功能,间隙击穿后,在系统工频电压的作用下,流过短路电流,可切断续流上、下限。缺点是伏秒特性较陡,放电电压分散性小,不能与伏秒特性平直的变压器的绝缘配合,动作后产生截波,对变压器绝缘不利,且防雷效果一般。由于油田电网负荷相对集中,变压器数量大,慢慢被后来开发应用的阀型避雷器所取代。
        二是阀型避雷器的使用。阀型避雷器是由空气间隙和一个非线性电阻串联并装在密封的瓷瓶中构成的。在正常电压下,非线性电阻阻值很大,而在过电压时,其阻值又很小,避雷器正是利用非线性电阻这一特性而防雷的。在雷电波侵入时,由于电压很高( 即发生过电压) ,间隙被击穿,而非线性电阻阻值很小,雷电流便迅速进入大地,从而防止雷电波的侵入。当过电压消失之后,非线性电阻阻值很大,间隙又恢复为断路状态,随时准备阻止雷电波的入侵。阀片电阻的存在避免出现对绝缘不利的截波,它的非线性使通过雷电流时呈现低电阻,以限制避雷器的残压,提高了保护性能; 通过工频续流时呈现高电阻,电压一定,以限制工频续流,提高了灭弧性能,防雷能力较管型避雷器有了明显的提高。
        三是氧化锌避雷器的使用。

现在普遍应用的避雷器为氧化锌避雷器,该类型避雷器利用了氧化锌阀片理想的伏安特性( 非线性极高,即在大电流时呈低电阻特性,限制了避雷器上的电压,在正常工频电压下呈高电阻特性) ,具有无间隙、无续流和残压低等优点,也能限制内部过电压。由于氧化锌避雷器具有结构简单、尺寸小、重量轻、造价低廉、保护性能优越和耐污性能好等优点,目前在油田电网被广泛推广使用。
        2.避雷器安装、接线方式。
        实践证明,避雷器的防雷技术与材料、工艺质量决定了防雷效果,但是避雷器的安装方式对避雷效果也有一定影响。在避雷器技术发展及产品更新换代过程中,对避雷器安装及接线方式也进行不断地探索与试验。早期的避雷器接线方式是采用“主线—变压器下引线—变压器高压接线柱—避雷器—接地线—接地极”。这种连接方式的特点是施工简单方便,但是往往在遭受雷击的过程中,由于电流走捷径,过电流先经过变压器后再流过避雷器,经常起不到避雷作用。目前,普遍采用的接线方式是“主线—变压器下引线—避雷器—变压器高压接线柱—避雷器接地线—接地极”。这样,一旦发生雷击,过电流流经避雷器后直接泄流到大地,能很好地起到避雷和保护变压器的作用。
        3.采取的措施与对策。1)淘汰了老式瓷件绝缘子,选用FPQ-10/4T20针式复合绝缘子,提升了针式绝缘子的绝缘等级,增强配电线路的整体绝缘水平。2)对1716线路前段1#--26#杆部分放电、受污、老式瓷件和损坏杆基进行更换。对跨越树林的56#-91#线路安装绝缘导线及防雷设备。3)在发生雷击较为频繁的1719、1716、3317、3315线路装设防雷设备140套。4) 同时在低压侧安装避雷器。为了解决防雷问题,在变压器低压侧加装低压避雷器。有了低压避雷器,就能限制出现在低压绕组两端的过电压值,一般能在正、反变换过程中保护高压绕组。特别是在野外空旷地区,雷电多半在这些区域,有时比电力线路还低,运行中由于低压侧落雷或反变换波的影响,容易发生配电变压器的绝缘击穿事故,所以配电变压器在设计和安装施工中,要求在配电变压器低压出线侧安装一组击穿保险器或低压避雷器,用来保护变压器的二次侧绕组,还能保护当过电压波及低压绕组时,不致使高压绕组绝缘损坏。可见,在低压侧装设低压避雷器或击穿保险器是必要的,特别是在多雷地区更为重要。在运行中的配电变压器有时遭到雷击后,变压器内匝间绝缘击穿只是局部放电,但还能勉强继续运行,过一段时间后故障扩大,被迫停止运行。这就是在雷雨时变压器绝缘局部被击穿,而在良好晴朗的天气中故障扩大后导致的事故,往往容易给人造成错觉,认为并非由于雷击损坏。5) 对所有的接地保护设施,如接地线、接地极进行检查、测试,尤其是接地极电阻的测试试验,按照要求避雷器接地电阻不大于4 Ω,对于因腐蚀、锈蚀等原因达不到标准的接地极及时进行更换。增加电网的无功补偿, 降低损耗。提高线路功率因数, 降低无功功率的传送, 既可提高配电线路供电质量, 又能降低线损。
        结束语:根据国内外成熟经验对电网防雷实施多种有效方式,提高了电网抗击雷电灾害的能力,确保了电网的安全优质运行,采取节能降耗技术并实施科学管理, 完全可以在提高电网供电能力、供电质量和安全可靠性的同时, 大幅度降低线路损耗, 实现节电降耗, 收到显著的经济效益和社会效益。
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