10kV配电线路雷击故障分析及防雷策略

发表时间:2021/1/7   来源:《当代电力文化》2020年第22期   作者: 龙伟杰
[导读] 雷电天气通常都是伴随雨季而来,而雷击对配电线路的影响也最大,在配电线路的日常运行中,通常会遭受雷击导致跳闸
        龙伟杰
        (广东电网有限责任公司清远清新供电局,广东清远,511800)
        摘要:雷电天气通常都是伴随雨季而来,而雷击对配电线路的影响也最大,在配电线路的日常运行中,通常会遭受雷击导致跳闸。如何加强配电线路抗雷能力,就成了当下电力行业发展重点关注的课题。基于此,以下对10kV配电线路雷击故障分析及防雷策略进行了探讨,以供参考。
        关键词:10kV配电线路;雷击故障分析;防雷策略
引言
        在供电工作中,10kV配电线路的安全稳定运行,与社会生产和人民生活用电关系密切,因此,电力工作者需要确保10kV配电线路处于良好运行,这也是各级供电部门的工作重点。在实际工作中,10kV配电网的安全稳定运行,常因雷击事故的发生,给供电的稳定性与安全性带来不利影响,也严重影响生产与生活的正常用电。
1自然界雷电概述
        雷电是自然界常见的集声、光、电为一体的现象,往往伴有闪电和雷鸣而出现,对人类的活动有重大影响,能够产生有机物质孕育农作物,还可以补充大气中电离层的电荷,防止太阳和宇宙中的射线进入地球表面,但是雷电也是导致高压输配电线路故障的重要因素。当输配电线路被雷电击中时,会产生泄入大地的雷电流,引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应,从而影响输配电线路的正常运行。雷电作为一种特殊电脉冲波,产生时会伴随着强大的脉冲磁场,其中直击雷和感应雷这两种雷电形式对输配电线路的危害尤为严重。直击雷能够在很短的时间内放出大量的电荷,会对设施和设备造成直接破坏,破坏能力十分巨大,中国每年造成直接财产损失超10亿美元。而感应雷分为电磁感应雷和静电感应雷,雷电放电时,雷电流在附近空间中剧烈变化而产生强磁场可以引起电磁感应雷,若不能及时引入地下,极可能发生安全事故;架空线路的导线被积云所感应上大量电荷生成静电感应雷,使电压倍增,影响输配电线路。
2雷击事故产生的成因、主要形式及危害
        雷击导致的过电压一般称为大气过电压,它是指在电力系统,电力相关的线路、设备及建筑等受到大自然雷击或雷电感应后而产生的。雷击产生的过电压幅值很大,对于10kV配电系统而言,其过电压幅值可高达300~400kV,这样高幅值的冲击电压不仅可以将变压器直接烧毁。也可能击穿电力系统绝缘层,如果雷电波消失后绝缘强度不能迅速恢复,导致电力系统继续形成工频续流,进而引起短路事故。雷击事故的主要表现形式:一是直接雷击。是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上,直接雷击产生的过电压伴随着巨大的雷击电流,通过物体放电入地。其雷击会产生具有极大破坏性的热效应与机械效应,同时,产生电磁脉冲与闪络放电,从而导致人员伤亡、建筑物破坏以及设备毁坏等灾害。二是间接雷击。是指雷电并未直接击中电力设备或建筑,但因直接雷辐射脉冲产生的电磁场效应以及通过导体传导雷电流,导致电力设备和建筑物损坏或人身伤亡。三是雷电波侵入。是指雷电通过架空线或金属管道等导体物质侵入变电所等建筑内,损毁电力设备,危及人身安全。雷电事故的危害主要有:一是雷电的机械效应。使供电杆塔和电力建筑等产生损坏,并危害人畜。二是雷电的电热效应,其产生的过电压,可以将电气绝缘击穿、绝缘子闪络、线路停电、开关跳闸、导致火灾、危害人身安全。三是雷电热效应,可以致使电力导线烧毁、供配电设备烧毁、严重的甚至导致火灾发生。
310kV配电线路防雷策略
        3.1加强高压送电线路的绝缘水平
        配电线路的设备问题是直接决定配电线路抗电能力的重要因素,配电线路的外表皮能够承受的电压将直接决定配电线路能够承受的电压,因此,就需要加强配电线路外表皮的绝缘性。雷电事故具备较高的不可预测性,因此,想要提前预测雷电事故并进行预防并不可行,因此就必须要确保配电线路在日常运行过程中的抗雷击能力。如果配电线路的外表皮缺乏良好的绝缘性,在雷击事故发生时,就会因为雷电具备的电磁以及电压对整个配电线路造成影响。因此,就需要在雷击事故频繁发生的地区为配电线路选择绝缘性能较好的外表皮材料。


        3.2采用绝缘避雷线防雷
        安装避雷线是防雷措施中对抗雷击的直接有效的一种措施,因为避雷线一般直接接地,能够有效保护输配电线路不被雷直击中,除此之外还能够有效降低雷击产生的过电压,就算是被雷直击中也不用担心雷击产生的过电压会造成跳闸故障。避雷线与输配电线路还具有耦合作用,因此还能够增大耦合系数确保输配电线路的耦合作用,达到防雷效果。除常见的避雷线防雷措施,还有种避雷线通过绝缘子串再与输配电线路相连接,达到避雷线绝缘,从而更加有效的保障了输配电线路的正常运行。一般情况下,普通避雷线到三相导线的距离是不一样的,因此产生的互感也就不一样,若避雷线直接接地,互感产生的电流就会直接进入大地造成电能损耗;若将避雷线通过绝缘子串与大地保持一种相对的绝缘状态,此时就不会产生感应电流,也就不会产生能耗或能耗较小。
        3.3降低杆塔的接地电阻
        配电线路的抗雷能力取决于节点电阻的大小,接地电阻越小,雷电通过导线的性能就越高,雷电对配电线路造成的影响就越小,防雷性能就越好[3]。因此,在对既有杆塔的接地线进行更迭时,就要根据杆塔所在地区的生态环境以及天气信息尽量低的设置电阻,以此加强接地线的导电能力,减少雷击对配电线路的影响。同时,该种方法也是最为直接的减少雷击事件的方法,且需要的施工成本也最低,线路的磨损也较小。
        3.4改进防雷设备
        就目前来说,防雷设备对于降低雷电的伤害起着非常重要的作用,但是仍然存在一些不足之处,因此要有一定改进。举例来说,可以在绝缘子上安装防护措施,避免造成电线断线的现象;可以增加防雷分流线的数量,确保电压在合理的范围内等。
        3.5辅助线路绝缘水平提升
        运输过程在很多10kV架空配电线路中的影响因素包括气流、地形地貌。因此很容易有重复性闪络情况出现,该现象长于山区的供电线路中发生,该区域为了节省线路的走廊,一般情况下,在供电线路中会使用相同杆塔,多个回路技术,设置架空配置电线路,以该形式确保线路的走廊成本得到节约,有效改善对线路的投资,但需重点关注在线路或线路中间相同杆塔,多个回路技术会导致距离较远的现象,若雷击相同回路中对线路,会引发线路的绝缘子击穿地面的现象。在此过程中,还会严重影响到相同杆塔中的多个回路,在一定程度上威胁到配电线路对供电可靠性。
        3.6提高对绝缘配置的要求
        如果配电线路出现雷击现象,会在一定程度上增加相应的电压,而瞬间的电压增加会对绝缘子造成一定程度的损害,会造成一定的安全问题,因此必须选择高质量的绝缘子,保证采购的绝缘子符合标准,降低雷电对配电线路的损害,提高其抗雷能力。
结束语
        在配电线路的众多危害中,雷击危害造成的影响最为严重,且无法预防,因此,加强配电线路的抗雷能力就成为了当下电力企业的重要工作。通过对避雷器以及接地体的优化,以便于配电线路抗雷能力的优化,并以此保障我国电力的输送质量。
参考文献
[1]王伟贤,李钟慎.10kV配电线路防雷改造探索[J].国外电子测量技术,2019,38(12):107-110.
[2]朱安军,许佩军.配电线路设备的防雷保护措施[J].黑龙江科学,2019,10(08):106-107.
[3]苏强.10kV配电线路雷击故障分析及防雷措施[J].企业科技与发展,2018(12):109-110.
[4]严振雄.10kV配电线路雷击故障分析及防雷措施[J].电子测试,2018(08):88+90.
[5]崔战涛.10kV配电线路雷击故障特性分析及防雷策略[J].中国新技术新产品,2016(17):39-40.
       
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