浅谈配电线路的防雷措施工作

发表时间:2020/7/20   来源:《电力设备》2020年第9期   作者:周沛
[导读] 摘要:本文就配电线路的雷击事故进行分析,并对配电线路雷击防范措施进行探讨,提高配电线路的防雷水平,降低线路雷击跳闸率,对降低线路工人的劳动强度和提高供电可靠性指标都能起到非常大的作用。
        (国网四川省电力公司简阳市供电分公司  四川省简阳市  641400)
        摘要:本文就配电线路的雷击事故进行分析,并对配电线路雷击防范措施进行探讨,提高配电线路的防雷水平,降低线路雷击跳闸率,对降低线路工人的劳动强度和提高供电可靠性指标都能起到非常大的作用。随着电力行业对供电可靠性管理工作的日益重视,更需要我们加强学习,不断积累配电线路的防雷经验。从而因地制宜,有效解决线路的雷害问题。以提高配电线路的安全运行水平。
        关键词:配电线路,防雷,避雷器,跳闸,措施
        雷击跳闸事故是配电线路的主要故障之一,配电线路的故障以雷击跳闸占的比重较大,尤其是特殊区段(多雷区)的配电线路中,线路故障基本上是由于雷击跳闸引起的,据运行记录,架空配电线路的供电故障一半是雷电引起的,所以防止雷击跳闸可大大降低配电线路的故障,进而降低电网中事故的发生频率。
        一、配电线路防雷现状:
        对配电设备的防雷,我公司一般都将重点放在配变台区及变电站进出线上。因配电线路特别是农网线路的自身防雷水平较低,所以防雷工作成效不高。虽然采取重合闸和消弧线圈能起到雷击后迅速恢复供电的作用,但雷击后发生瓷瓶被击碎引起的多相接地短路或断线就无济于事了。根据我公司位于的简阳地区实际情况来看,除了一个10kV南环线开关站外,其余变电站都在城郊附近及几十公里远的地方。10kV配电线路从变电站出站之后,往往要经过一段较长的架空线路才能到达配变台区或用户,特别是农网线路更需要几公里的架空线才能到达。如我局35kV健康变电站的10kV出线供电半径在10公里左右,雷击故障常常发生。且因雷击引起的接地、断线等故障,往往查找困难、修复时间较长。不仅给用户造成较大的停电损失,影响营销部门的售电量,而且严重影响了我公司的供电可靠性指标。2014年我公司的可靠性管理工作中,城网供电可靠率完成情况较好。而农网供电可靠率仅在99.35%左右,与上级部门的要求的99.75%还有较大差距。经分析,今年前两季度农网线路停电事件为58次,而因雷击跳闸造成的停电多达29次。如能做好农网线路的防雷工作,将对提高农网供电可靠率有很大的帮助。
        随着国网公司对优质服务的不断重视,如何提高配电的供电可靠性是所有配网工作人员都必须思考的问题。如何正确提高配电线路的防雷水平,如何应采取相应的措施来减少雷击故障,都需要我们对线路进行改进、完善。
        二、配电线路基本数据分析:
        1、我局农网线路多采用P15针式绝缘子、城网线路多采用P20支柱绝缘子。
        P15绝缘子的冲击绝缘水平为115KV
        P20绝缘子冲击绝缘水平为145KV
        2、雷电过电压的基本数据
        据统计,直击雷过电压最高可达4000KV。在一般情况下,只要是直击雷都会引起配电绝缘子闪络放电。
        感应雷过电压,按照公式:V=30HIf(B)/D(其中H为线路平均高度,可取7m,f(B)为与雷电流有关的系数,在1.1-1.4之间,D为落雷点距线路的最少距离,I为雷电流幅值。)
        当I取30KA,D取40m,f(B)取1.2时,V=189KV,
        当I取20KA,D取40m,f(B)取1.2时,V=126KV。
        这就是说,如果在40m之外落雷,即使是较小的雷击电流(20KA)也会引起P15绝缘子闪络,而雷电流有时可高达100~200KA,所以配电线路常常在感应雷过电压下引起绝缘子击穿或闪络。当感应雷过电压超过配电线路冲击绝缘水平时,如超过不多且其中一相绝缘水平稍低时,可能只发生单相闪络,并保护另外两相不闪络,因为一相闪络后就等于该相接地,相当于耦合地线,使另外两相对地电容增大,可以充电降低雷电波的陡度。当三相绝缘子水平基本一致,过电压又超出绝缘子冲击水平较多时(如30%以上)则可造成二相或三相同时闪络。如该处离变电站近,短路电流较大,可达15KA左右,足以将截面积185mm2的导线烧断。
        三、雷击故障主要设备原因
        1、绝缘子质量不过关。尤其是P-15、P-20针式绝缘子质量存在缺陷,近一、两年来,本地区频频发生雷击针式绝缘子爆裂事故,引起配电线路接地或相间短路;如10KV大湖线一次断线事故.
        2、配电线路防雷措施不足。1998年底开始,很多地区的配电变压器都更换了氧化锌避雷器,但一些较长的配电架空线路却没有安装线路型氧化锌避雷器;
        3、导线连接器接触不良。

很多地区以前都习惯使用并沟线夹作为配电线路的连接器,甚至连并沟线夹都不用而缠绕接线,并沟线夹连接或缠绕接线都不是导线的最佳连接,导线连接不良,会经受不住强大雷击电流的冲击;
        4、避雷器接地装置不合格。不合格的接地装置,接地电阻大于10欧,卸流能力低,雷击电流不能快速流入大地。
        四、防雷击主要反事故措施
        1、更换、安装支柱式绝缘子或瓷横担。雷击10kV架空线路针式绝缘子事故,是最多见的设备事故,造成这类事故的原因除了本地区雷暴日多之外,针式绝缘子质量不过关也是主要原因,前几年我们采用和安装的P-15、P-20单裙、双裙及多裙针式绝缘子,经运行证明,该产品质量低劣,耐雷水平低,可以将这类绝缘子更换为支柱式绝缘子或瓷横担,新架10kV线路亦应选用支柱式绝缘子或瓷横担,运行经验证明,支柱式绝缘子和瓷横担的耐雷水平及产品质量比P-15和P20针式绝缘子好得多;
        2、安装氧化锌避雷器。雷击杆塔时,一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔,另一部分雷电流经杆塔流入大地,杆塔接地电阻呈暂态电阻特性,一般用冲击接地电阻来表征。
        雷击杆塔时塔顶电位迅速提高,其电位值为
        Ut=iRd+L.di/dt    (1)
        式中  i——雷电流;
        Rd——冲击接地电阻;
        L.di/dt——暂态分量。
        当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时,将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1>U50,如果考虑线路工频电压幅值Um的影响,则为Ut-U1+Um>U50。因此,线路的耐雷水平与3个重要因素有关,即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。在空旷的地区,由于没有高大建筑物引雷,雷直击线路是常有的事,所以宜在空旷的配电架空线路上安装线路型氧化锌避雷器,新安装的配网设备如配变、柱上开关、电缆头等也必须安装氧化锌避雷器,以加强对配电线路及设备的防雷保护;
        3、选用异型线夹。在今后的配电线路改造和检修中,逐步淘汰并沟线夹作导线连接器,并严禁不用线夹而缠绕接线,应选用连接性能较好的异型线夹;
        4、检查、整改接地装置。定期检查测量1配电线路上接地装置的接地电阻,不合格的给予整改,保证接地电阻值不大于10欧。新安装的配电线路接地装置接地电阻也不宜大于10欧,与1kV以下设备共用的接地装置接地电阻不大于4欧。
        五、其他措施:
        经常发生雷击事故的区段,可以采用综合治理措施,这些措施包括:
        1、降低10KV系统中的短路电流,以减少雷击断线故障,两段母线能分裂运行的,尽量分裂运行,并配以备自投装置。
        2、缩短线路保护的动作时间,尽快切除故障,减少短路断线故障。
        3、变电站出口近区一公里内的导线要保证截面,即使负荷不大的用户专线,也应要求导线截面不小于90mm2。
        4、保证线路重合闸的正常投入,以架空线路为主体的线路重合闸要尽量投入。
        5、采用多回供电,为重要用户提供双电源,采用联络开关,故障时倒电源,减少停电损失。
        6、消弧线圈按规定装设,保证正确投入运行。
        7、加强配网线路的巡视和检修工作的管理,保证安装质量和通道安全,减少雷击时导线绞线和对树木放电。
        上述各项措施理论上可以减轻和减少雷击故障,在下一步的工作中可以依据实际情况采用。
        结论:在日常工作中需加强配电线路防雷工作,最好的办法还是采用避雷器,既泄放了雷电荷,又不引起跳闸。但避雷器安装成本较高,线路工作人员一定要做好巡视及故障记录,对本单位配电线路的防雷重点段进行试点安装,在日后的工作中观察效果。其它的方法可根据实际情况选择,对减少雷击故障,减少故障引起的损失应具有重要的作用。
        参考文献:
        GB 50057-94建筑物防雷设计规范、《电力工程高压送电线路设计手册》、《送电线路工人常用技术手册》及规程
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