10kV配网防雷保护措施分析

10kV配网防雷保护措施分析

(广东电网有限责任公司佛山南海供电局广东佛山528000)

摘要:在雷雨季节,很多10kV线路都会受到雷电袭击造成损坏,对供电电网的安全稳定运行造成了严重的影响。通过制定相应的防雷保护措施,可以有效减少雷电对电网设备和线路的损害,为电力线路安全运行提供保障。

关键词:10kV;配网设备;防雷保护;措施

前言

电力系统常年处在户外环境运行,容易受到来自天气环境变化如暴雨雷击等的影响,导致出现线路跳闸及设施受损等问题,给电网安全稳定运行造成的影响,造成经济损失。必须引起我们高度重视,采取有效的保护措施,降低雷击对线路和设备造成的损害。

110kV配电网防雷存在问题分析

10kV配电网具有复杂的网络结构,绝缘水平不高,受到雷击时,容易出现问题。广东省地区,每年都会遇到较多的雷雨季节,因雷雨造成的故障数量尤其是雷击跳闸数量,达到配网总故障的一半以上,尤其是在配网处在复杂地形、土壤电阻率高、雷电多发地区,所出现的故障更多。当雷击发生闪络时,都会影响到配网设备如避雷器、变压器等的正常工作,甚至造成损坏,导致输电线路停止运行,造成经济损失。

正常。

210kV架空线的防雷保护措施分析

2.1降低杆塔接地电阻

杆塔是配网线路运行正常的重要设施之一,把杆塔接地电阻适度降低,可以提升配网线路抵抗雷电冲击的能力,减少因雷击导致线路跳闸故障发生。这种防雷技术,其主要工作原理是:杆塔接地电阻处在较低值时,杆塔塔顶要受到雷击,塔顶电位的升高程度及绝缘子承受的电压强度会相应下降,线路耐雷能力增强,线路因雷击而产生的跳闸次数也相应减小。要达到杆塔接地电阻降低,可能采用物理和化学两种方式进行:其中采用物理降阻方法时,可以通过采用合适的接地体、以及对接地体的长度和埋设深度进行调整,如增加长度和增加埋设深度等;采用化学降阻的主要方法是通过把降阻剂敷设在接地体周围,降低接地电阻率,实现接地电阻降低的目的。

2.2安装避雷器

把避雷器安装在线路杆塔上,并把避雷器和线路绝缘子串进行并联,这样做法,可以提升线路的绕击水平及抗雷能力,绝缘子不会出现闪络问题,雷击跳闸故障就可以降低。这种防雷技术的主要工作原理是:安装了避雷器后的线路,在受到雷电绕击时,绝缘子串两端出现过电压,当过电压超过动作电压时,避雷器就会进行动作,通过阀片的非线性伏安特性,制约避雷器残压小于线路绝缘子串的闪络电压。雷电流经过避雷器释放后,通过避雷器的工频电流较低,工频电弧在首次经过零时熄灭,线路两侧断路器不会跳闸,电力系统仍正常运行。

2.3更换绝缘子

以往的绝缘子,多为瓷质材料,可将其更换为玻璃钢材质的新型绝缘子,这种绝缘子失效后,达到零值时会出现破裂,其失效检出率比瓷质绝缘子高,可有效提升线路绝缘水平,减小闪络故障出现。

310kV架空绝缘导线的防雷保护

遭受雷击后,架空绝缘导线因直击雷电压或者感应过电压的作用,导致绝缘子出现闪络,穿过导线绝缘层。绝缘层被击穿后,会出现针孔状,短路电流受周边绝缘的阻断,弧根只能在针孔位置燃烧,导线在短时间内被烧断,断裂位置均较为整齐。有关案例表明,由于遭受雷击,导致架空绝缘导线断裂,断线位置多数处于绝缘线和导线的固定处。

3.1安装架空地线和避雷器

3.1.1架空地线的主要目的是用于防御直击雷,在10kV架空线路中,其作用和效果有限,安装架空地线时,需要对原有的杆塔进行改造或者需要新建,这种方法会导致成本增加,施工困难。

3.1.2目前较为普遍的做法是安装避雷器,这个方法是最容易达到防雷的效果。相比于传输线路,配电线路需要防雷保护的位置更多,要彻底解决线路的雷击故障较为困难。根据以往研究成果及实践表明,配电线路中避雷器的安装距离和密度,与制约雷电感应过电压的水平有密切的关系,并且成正比,所以,应为线路的所有杆塔,装上避雷器,这样可以大幅减小配电线路受雷电产生故障。

可以采用带串联间隙的架空配电线路附加外套避雷器的方式安装避雷器。

线路受到雷击后,雷电穿过避雷器间隙,雷电流流经间隙到避雷器再到大地,绝缘导线得到有效保护。具体操作时可以采用并联形式,把避雷器和绝缘子连接起来。

3.2增加局部导线的绝缘厚度或者延长闪络路径

配电线路受到雷电过电压作用后,过电压峰值如果超过绝缘子的绝缘水平,线路会产生闪络问题。闪络出现后,会产生工频续流,导致线路出现短路,闪络能否引发线路短路,主要取决于以下因数:闪络路径的发生时间、路径长度、雷击电流强度、线路的工作电压等,上述因素中,以闪络路径的长度和线路工作电压为最重要。当配电系统为中性点非直接接地时,线路工作电压和闪络路径长度的比值变小时,则雷电闪络引起短路的可能性就比较小;当该比值在7~10kV/m范围内,由雷电闪络引起短路的可能性基本为零。

3.3在架空绝缘导线上安装防弧金具

在绝缘导线上安设防弧金具时,要先把绝缘层破坏。目前架空绝缘导线通常为环网线路和辐射型线路,在对辐射型线路作业时,可在导线的绝缘层中,以绝缘子串轴线为初始位置向负荷端剥离100~150mm,且在负荷剥离段的侧面加设一个较厚的铝合金线夹。如果雷击引起绝缘子闪络,工频续流电弧在点动力的影响下立即顺着被剥离的导线向防弧线夹慢慢靠拢,同时弧根固定在防护线夹上开始燃烧;对于环网线路,将绝缘子两端的绝缘子先分别剥离100~150mm,且被剥离段的两侧都应加设防弧线夹。如果雷击引起绝缘子闪络后,工频续流电弧在点动力的影响下快速顺着剥离导线段朝着背离电源的方向防护线夹靠拢,同时弧根固定在防弧线夹上燃烧。

410kV电缆的防雷保护

在考虑对10kV电缆防雷保护时,应结合所安设电力电缆的型号、性能、特征以及与其连接的电气设施的具体情况及要求,再根据电压等级的不同,采用合适的防雷方法。如果电缆连着架空线路时,要根据有关运行规范和流程,在户外电缆顶部,装上避雷器,并确保电缆屏蔽层有效接地,此外,运行维护时也要保证防雷装置接地。

510kV配变的防雷保护

一般情况下,当配变高压熔断器熔断后,避雷器是不能配变台架,为防止出现上述问题,通常应把避雷器安装在高压熔断器的前端。

此外,还可以利用电抗器的原理阻止雷电侵入,将配变线的进线端缠绕成直径100mm、10匝的电感线圈,并采取多种预防保护措施。参照相关规范要求,若配变总容量超过100kVA,应保证接地装置的接地电阻在4Ω以下;若配变总容量在100kVA以下的,相应的接地装置的接地电阻应该小于10Ω,同时保证每一个重复接地装置的接地电阻不得超过30Ω,并至少有三处重复接地处。在配变台架中,为避免雷击损坏绝缘子,对其角铁横担采用接地引下线有效接地。另外,配变两端均应该安装避雷器装置。

710kV配电设备的防雷保护

7.1电缆分支箱及开关柜的防雷保护

配电线路中通常都会开关柜和电缆分支箱,为抑制感应雷过电压,应为10kV配电设备安装避雷器,具体安装时,应选择体积较小、防水、耐污、密封性较好的避雷器。

7.2柱上开关的防雷保护

目前,在10kV电网上,会装上相应的刀闸和柱上开关,以提高配网运行的可靠性和灵活性,在具体应用时,往往忽略了对这些设备的防雷保护。如果对柱上开关和刀闸处没有安装相应的避雷器或者只在一侧安装避雷器,如果断开开关时,会导致雷电波完全反射,开关设备受到损坏。为此,必须在柱上开关或者刀闸两侧都安装避雷器,以达到防雷保护的目的。

8结语

做好10kV线路的防雷保护是一项系统而复杂的工作。配网线路受雷击的影响因素很多,我们在进行线路防雷保护时,必须按照有关电力科学,结合线路的实际情况、当地雷害发生原因,完善和优化配网设备的防雷措施,确保电网系统的安全、可靠运行。

参考文献

[1]黄帮湛,关于10kV配网线路防雷技术措施的探讨,科技风,2015,17

[2]何海辉,10kV配网线路防雷技术措施分析,科技与创新,2015,05

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