试析10kV配电线路防雷保护措施

发表时间:2020/11/12   来源:《当代电力文化》2020年18期   作者:凌跃
[导读] 随着我国科学技术的不断发展,电力事业的要求也越来越高,
        凌跃
        国网黑龙江海伦市电业局有限公司  黑龙江海伦 152300
        【摘 要】随着我国科学技术的不断发展,电力事业的要求也越来越高,10kv配电线路防雷作为我国整个电网施工过程中的重要组成部分,它不仅维护这供电安全,同时保障着我国电力事业的不断发展。因此配电网的建设、改造得到了供电企业的广泛关注和高度重视。电缆敷设进度慢,投资较大,而架空裸导线存在着走廊和安全问题,故架空绝缘导线在当前应用最为广泛,特别是广大的农村地区,农网升级改造后,架空线路绝缘化率达90%以上。其优点固然很多,但也有弊端,最为突出的就是雷击断线故障。
        【关键词】10kV配电网;供电安全;防雷保护,
        1、10kV架空绝缘导线雷击断线原理分析及现有预防对策
        1.1原理分析
        雷击是一种带电云层与地面放电的自然现象,通常分为直击雷和感应雷,前者是指云层直接对地面某一点放电,破坏力巨大;后者又叫二次雷,多指直接雷发生后,所产生的余波,对周围事物造成的放电现象。
        过电压击中裸导线后,工频电弧会沿着导线移动,因为弧腹温度低于弧根,而弧根沿着导线表面滑动,弧腹则向空中飘浮,导体通常不会被烧损,也就不会发生断线故障。而绝缘导线被雷电过电压击中时,过电压势能大但时间短,通常会引起绝缘层被击穿,从而发生绝缘子闪络现象。同时,工频短路电流受限,不像裸导线被击中时那般,弧根在表面滑动,以至于高温度的弧根,容易集中在被击穿后的绝缘层处燃烧,最终因雷击导致断线。
        2.10kV配电线路防雷保护措施存在的问题
        2.1 安全设计不合理
         目前,频频发生10kV配电线路雷击事故,其中,配电线路设计安装不合理占很大一部分。大部分配电电路设计中的防雷设计均是参照最根本的标准开展的,并为与当地实际情况相结合。
        2.2 防雷设备的匮乏
        一些电力企业为了节约开支,倾向于使用公用的避雷器设备。尽管具有一定的防雷功能,当防雷效果不甚理想。不少电力企业在架设10kV配电线路线路前,已预先设定了安装数量。因此,避雷器数量不多,无法达到相应的防雷效果。
        2.3 配电线路无法避免的自身问题
        通过大量实践发现,10kV配电线路受到雷击的原因之一是由配电线路自身所引起。由于配电线路存在一些问题无法彻底消除,如线路架空、地极接地电阻等问题,导致线路会遭到雷击。
        2.4 设备维护管理不到位
        10kV配电线路及相关防雷设备并非安装后就万事大吉,还须定期进行巡回检查,及时处理相关故障,确保设备的正常运行。目前,大部分电力企业对配电线路的管理采用的是人工管理。在一些偏远地区,线路管理难以达到标准要求,导致线路中的隐患难以被及时察觉,从而为线路的运行埋下安全隐患。另外,不少工作人员的专业技能不高,对工作缺乏较强的责任感,不能及时察觉线路中存在的磨损、老化、断股等问题,因此,线路故障经常发生。
        3.现有防雷击预防措施
        3.1目前多通过两种方式预防雷击断线:
        一是疏导法,该方法通过裸露绝缘子附近的绝缘导线,达到弧根移动的目的,如此一来,高温弧根就不再集中于一点燃烧,绝缘导线也就不易烧损。

该方法成本较低,操作难度不高,不过绝缘导线一旦裸露化,绝缘性和密封性就会受到影响。
        二是堵塞,在绝缘导线上安装避雷器等装置,提高其绝缘性,从而降低闪络发生率,阻止雷击后工频电流起弧。该方法具有良好的保护效果,但是成本较贵,安装具有难度。
        3.2按具体的方法来分,有以下多种:安装氧化锌避雷器、架空避雷线,使用钳位绝缘子,增强导线绝缘能力,加长闪络路径,使用防弧金具、过电压保护器等。最后两种方法在目前应用较为普遍,能够起到很好的保护效果。
        3.2.1增强线路局部绝缘性能。在绝缘导线固定部位增厚绝缘层,被称为架空绝缘导线。即指运行放电从加强绝缘边缘部位或击穿绝缘皮后击穿导线,从而提高了局部绝缘性能。同时,能使线路的冲击放电电压增大,而且能节约线路造价。
        3.2.2安放避雷器,在配电线路中使用线路避雷器,可以架空绝缘线路形成有效的保护。由于无间隙避雷器长期承受工频电压,还要间歇承受雷电过电压及工频续流,避雷器容易老化,所以避雷器会有很多故障,影响配电线路的供电可靠性。因此,在配电网线路中可以选用免维护氧化锌避雷器,对配电线路中的易击段作出选择性安装,安装处除线路中的易击段外还应在相应的配电设备(柱上开关、配电变压器等)进行安装,对配电线路进行全面保护。
        3.2.3经实验证实,在绝缘子两端并联放电间歇,可避免绝缘导线的绝缘层被击穿。从根本上解决了绝缘导线的雷击断线问题。
        3.3在建设线路杆塔的时候应严格遵守施工标准与验收标准,保障线路的防雷水平。对工作中的线路杆塔,应在雷雨季节来临前完成接地电阻测量工作。为改善接地电阻值一般可采用4 种办法,包括增加接地面积,增设接地扁铁,接地槽换土,敷设相关降阻剂等措施,以起到防雷作用。
        3.4 降低接地电阻
        首先,配电线路常用的接电方式是水平接地,杆塔或变压器等配电设置均采用圆钢成角记性水平接地,但大多不进行铺设材料的防腐操作,铺设体因长期处于土壤内,经受雨水的冲洗,时间久了会因腐蚀出现铁锈,从而增大水平接地电阻,使雷击的概率增大。所以,电力部门在进行接电王水平铺设时,务必增加铺设体的防腐措施,从而降低接地电阻,并增加铺设体的使用寿命。其次,将降阻剂放在水平铺设土壤里还能降低接地电阻的作用。
        3.5 10kV配电设备的相关防雷措施
        配电变压器防雷措施:低压侧安装低压避雷器,与高压侧避雷器、低压侧中性点、变压器外壳共同接地。接地电阻值大小:容量<100kVA 的配电变压器接地电阻值必须在10Ω以内;>100kVA的,接地电阻值必须在4Ω以内。
        柱上开关的防雷措施:研究发现,柱上开关由于缺少避雷器保护,一旦开关打开,雷电波将会沿着配电线路到达开关处,产生雷电全反射。若雷电较大时会对开关造成严重损毁。应在开关、刀闸两侧安放避雷器,起到防雷作用。
        电缆分支箱的防雷措施:近年来电缆分支箱与环网柜得到了更广泛的应用,而相关防雷问题也逐渐暴露出来。目前,一般采用抑制感应雷过电压来预防雷电,适用于10kV电缆化的环网供电系统。常见做法就是使用避雷器,要注意避雷器保护点位置的选择。一是,对整个环网回路的任一单元都安设避雷器,由于避雷器数量偏多,存在一定的局限性。不仅增大了成本,而且也影响到系统运行的整体可靠性。二是,有选择地在环网单元安设避雷器。这须根据电网的具体情况选用合适的避雷器安装方法。若在环网回路中有一段架空线路,应将避雷器安装在架空线路两端的环网单元上。无间隙金属氧化物避雷器具有免维护、防爆脱离功能等优点,是最理想的避雷器。
        4结束语
        作为当前社会不可缺的资源,电能供求日益紧张,配电网中10kV架空绝缘导线明显增多,随之而来的安全问题也不容忽视。雷击断线是发生率较高、威胁最大的一种故障,必须采取有效的措施尽量避免。
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