(国网江苏省电力公司宿迁供电公司江苏宿迁223800)
摘要:电力系统包括发电、输电和配电,以及这5个部分的电源,10kV配电线路是整个配电系统的重要组成部分,10kV配电线路进行电力负荷进行合理科学的分配,因此,稳定运行的10kV配电线路,是整个电源系统的关键。但配电线路存在绝缘性能差的缺点,配电网网架结构也很复杂,这些特点决定了10kV配电线路防雷效果不甚理想。此外,雷电将在导线上形成一个可达500kV的感应雷电压,该电压等级的电流超过了10kV配电线路额定绝缘水平。当前,我国使用中的6~35kV电压级别的配网中,由于雷击跳闸事故频繁发生,同时雷击事故,对电源开关装置的正常运行,电网用避雷器装置和变压器装置造成了很严重的影响。
关键词:10kV配电线路;雷击跳闸率;计算
110kV线路遭受雷击原因
1.1绝缘导线线路防雷措施不力
我公司地处江苏宿迁宿豫区,通过改造,10kV配电线路导线已换成了架空绝缘导线,绝缘导线线路遭雷击事故大多数发生在比较空旷或地势较高的区域。由于城区建筑物及树木等的屏蔽作用,线路遭受直击雷和绕击雷的概率较小,仅约占雷害事故的10%,而线路附近发生的雷云对地放电,产生感应过电压引起的线路故障则占90%。由于绝缘导线线路防雷措施仍和原来的裸导线线路防雷措施一样,致使在一个雷电日中曾有多条馈线的断路器跳闸,并发生了多起雷击绝缘导线断线事故。
1.210kV线路避雷器安装不足
虽然配电变压器处安装了氧化锌避雷器,但一些较长的10kV架空线路安装线路型氧化锌避雷器的数量却不足。
1.3线路上绝缘子清洁度不足
线路上采用的P-15针式绝缘子爬电距离为28cm,是多年生工业污染或自然盐、粉尘等污染,如在高湿度的天气条件下的雨和雾,粉尘的湿润污秽表面,表面电导的增加,绝缘子泄漏电流的增加,引起的工频和冲击闪络电压下绝缘子的电压(击穿电压)下降明显。它甚至可以在工作电压下发生闪络。
1.4线路导线接触不良
早期电网建设中习惯使用并沟线夹作为10kV线路的连接器,有的甚至采用缠绕法接线,这些都不是导线的最佳连接方法,致使导线连接点接触不良,经受不住强大雷击电流的冲击而烧断。
2在10kV配电线路中的相关电气几何模型
2.1对10kV无避雷线线路中具有的电气几何模型使用原理分析
电气几何模型指的是将雷电具有的放电性质和配电线路的主要结构及尺寸等性质相融合的电气几何模型,这个模型可以判断闪电,图1是配电线路的屏蔽保护无避雷线在EGM计算、几何分析方法的应用。闪电电流强度为IK避雷针的定位位置,以下为ABC电弧曲线,AB为地线与导线的交点为圆的中心,RC为圆弧的圆弧半径。BC是直线平行于地面。高度为RC,图中的弧AB段对应于10kV配电线路裸露的线路。在AB段的雷电将直接闪电在电线上,BC弧线是在10kV配电线路上的地面暴露电线,在地面上直接闪电。图1中所用的参数等效于暴露于外部的导体的长度,并且随着电流的增加,ab弧的长度也随着电流的增加而增大。
在单线三角形排列,横杆的两塔有非常相似的地方线长度,图2是线电气几何模型图的三角形排列,在相导线暴露在外边缘接触到外面的世界一相导线是在一个点,所以双回路塔模型,可作为10kV配电线路电气几何模型的原理分析模型。
在雷电天气中,地面上的电流冲击可能对10kV配电线路造成危害,落在地上的避雷针可能在电线上产生高压,雷电会使10kV配电线路跳闸。因此,对10kV配电线路防雷措施的制定,在导线中产生感应雷接地考虑,以保证防雷效果,可以改进为:用于上述电气几何模型(EGM),考虑的是非常多的,目前的闪电强度是最大的因素影响着闪电和高命中目标。在计算水平导体时,可以使用不同的闪电距离公式,但一般采用一个不考虑线路高度的雷电流方程。可以结合Rizk的研究成果,在该成果中,计入导体高度的击距公式适用于导体高度在10~50m范围、雷电流幅值在5~31kA范围内的情形。
1.2关于10kV感应雷暴露宽度的计算
当雷电击中地上时,在导线上就会构成电压,一旦电压达到了Ug=25Ih/S>U50%时,绝缘子串闪络,即S<25Ih/U50%时绝缘闪络。界说雷击点距导线的水平间隔为S0=25Ih/U50%时的间隔为临界闪络间隔。因而,10kV架空配电线路的感应雷暴露宽度为S0-Dc。
2对10kV配电线路具有雷击跳闸率的核算剖析
2.1对线路直击雷跳闸率进行有关核算剖析
当时,我国供电公司对防雷进行核算的过程中要对绝缘闪络进行准确的判别,通常采纳的办法是将比照绝缘子串两头呈现的过电压与绝缘子串或空气间隙U50%放电电压办法(界说法)作为判别的根据,当过压达到了U50%放电电压时,就可以以为发作了闪络现象。界说在10kV配电线路中的波阻抗是335Ω,再联系彼得逊法则,就能核算线路直击雷耐雷水平为:Ie=U50%/144.15。
2.2对感应雷跳闸率进行的有关核算
在雷雨气候中,假如雷电对线路邻近进行雷击时,存在于先导通道中的负电荷将会被中和,而且在先导通道中的电场也会变低,这些要素都将致使在导线上被束缚的电荷被释放,终究再导线上就会构成感应雷,然后发作过电压。与此同时,在雷电通道中还会构成无穷的电磁场,该磁场也会促进导线上发作十分高的电压。经过静电感应发
作都电压同电磁感应所发作的电压相联系,就会在导线上构成十分高的电压。
3几点建议
3.1做好日常维护
对避雷器的质量问题应予以足够重视,线路日常维护工作更要加强,特别是要重视避雷器接地电阻的周期性检测工作。
3.2防雷措施要因地制宜
采取何种防雷措施,要优先考虑线路的安全运行。在城区因线路走廊有限,有的线路采用绝缘导线后,与周边房屋特别是居民楼相距很近,剥除绝缘层后,会对居民安全构成威胁,因此,在这些线路上应优先考虑安装线路过电压保护装置。
3.3雷雨天气要密切注意绝缘导线线路的运行情况
凡是10kV架空绝缘导线线路在雷雨天气跳闸时,都必须巡线,在巡线检查确认无故障后方可允许恢复送电。要特别加强对绝缘导线线路重合成功后的巡视。如果绝缘导线线路在雷雨天气跳闸并且重合成功,但同时出现接地信号,就很可能是发生了断线故障;即使没有接地信号发出,也不能断定线路运行情况良好。
3.4建议雷雨季节停用重合闸装置
绝缘导线因遭受雷击断线时,导线熔断后线芯会缩进其绝缘层内15—25mm,因此即使靠电源侧的导线断头落地,保护装置也很可能不发出接地信号,或者接地短路电流达不到保护装置整定值,保护装置不动作,断路器也就不可能跳闸。因此,对全线均为架空绝缘导线的线路,在没有采取有效的防雷措施以前,应在雷雨季节停用重合闸。一旦发生跳闸,须在全线巡视无问题或事故处理后,才可再恢复送电。
4结论
我国供电企业想要保证供电系统的正常运行,就必须对配电线路的雷击跳闸率进行准确的计算和分析,只有得到准确的跳闸率,才能为以后的防雷措施提供可靠的保障。
参考文献
[1]陈思明,唐军,陈小平.根据电气几何模型对10kV配电线路雷击跳闸率的计算分析[J].电瓷避雷器,2013,04:111-116.
[2]郭权文.10kV配电线路防雷措施研究[D].华南理工大学,2015.