浅议10kV配电线路防雷保护措施论文_刘学林

浅议10kV配电线路防雷保护措施论文_刘学林

一、10kV配电线路的作用

1.1提高输电电压,减少电能损失

电能在输送过程中,由于电能的热效应,就要产生电能损失,且电能转化为热能的损失与电流的平方成正比。因此,当输送功率一定时,提高输电电压就可以减少电流,电网就会相应减少电能损失。

1.2降低电压。分配电能

电能经升压输送到用户后,用户很难使用这些高压的电气设备,需要降压变电所把电压降低再分配到用户供用户使用。

1.3集中电能,控制电力流向

一个电网多数由多个电源点提供电能,这些电能的集中必须通过枢纽升压变电所来实现。在用电地区,根据负荷情况,再由降压变电所来控制电力的流向。

1.4调整电压。提高电能质量,满足用户的要求

通过变电所的变压器调压装置和无功补偿设备,既可使用户得到稳定的电压,也可提高线路的输电功率。变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节,所以变电站的设计是我国电网建设的重要环节。其运行的安全与否,直接关系到电网的安全和稳定,对国民经济和社会的发展至关重要。在目前的电网建设中,尤其是在变电所的建设中,土地、资金等资源浪费现象严重,存在重复建设、改造困难、电能质量差等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。

二、感应雷过电压对10kV配电线路的影响

配电线路受雷电过电压的影响主要分为直击雷与感应雷。由于配电网的绝缘水平低,网架结构复杂,且配电线路没有避雷线、耦合地线、线路避雷器等保护措施,因此,配电线路遭受直击雷时根本无法防护,因为直击雷过电压,即雷电直接击中电气设备,或线路,这种过电压的幅值一般较高,高达数百千伏,雷电流高达数十千安,这种过电压的破坏性极大,造成的损坏也较大,直击雷过电压的雷击跳闸率为100%。但是在配电线路中发生直击雷事故所占比例并不高,根据资料显示,10kV配电线路由雷击引起的线路闪络或故障的主要因素不是直击雷过电压而是感应过电压,感应过电压导致的故障比例超过90%。因此,配电线路的防雷保护的侧重点应放在感应雷过电压的防护上。

三、10kV配电线路防雷保护措施

3.1提高线路绝缘水平降低10kV配电线路闪络概率

由于感应雷过电压的幅值要小于直击雷过电压的幅值,但是幅值的范围变化较大,主要与雷云活动与放电的形式有关。当雷云活动比较靠近配电线路且发生云对地放电时,感应雷过电压幅值较大,容易对配电线路造成影响,造成绝缘击穿;而当雷云活动离配电线路比较远,且发生云对云放电时,发生感应雷过电压幅值比较小,对配电线路的影响小,不会影响到配电线路的运行。感应雷过电压主要是针对架空线路起作用,虽然在配电网中现已大量使用架空绝缘线路,能小幅度的提高配电线路的绝缘水平,但是架空绝缘导线主要是针对是竖相矛盾等问题,就防雷的角度而言无法起到决定性作用,因此,需要更换冲击U50%放电电压较高的绝缘子,以提高配电线路的绝缘水平,提高配电线路的耐雷水平。

3.2安装避雷器进行保护

在输电线路中使用线路避雷器取得了较好的防雷效果,借鉴于此,可以在配电线路中使用该方法,使用避雷器后,对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,还要间歇地承受雷电过电压及工频续流,避雷器容易老化,所以避雷器故障很多,影响配电线路的供电可靠性。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此,在配电线路中可选用免维护氧化锌避雷器,对配电线路中的易击段进行有选择的安装,安装处除线路中的易击段外还应在相应的配电设备(配电变压器、柱上开关等)进行安装,对配电线路进行全面的保护。

3.3有选择性的投运自动重合闸

在配电线路中,线路形式多样,存在架空线路、架空绝缘线路、电缆线路等,电缆线路中一旦发生故障则为永久性故障,而自动重合闸如果是合到永久性故障点,会造成事故扩大,发生使电缆或设备损坏事故,或者发生“火烧连营事故”。不管配电网的网络结构和线路组成,不适当的强调自动重合闸的投运率,在某种程度上说是增大了配电网发生事故的风险。从上述分析中可以看出,自动重合闸应在不同的线路形式情况下有选择的投运。

①由于纯电缆线路一旦发生故障则将发展成为永久性故障,因此,在纯电缆线路中不适合采用投运自动重合闸的运行方式。

②在纯架空线路条件下,故障多为瞬时性故障,自动重合闸能有效处理该线路形式中出现的故障,因此,在纯架空线路条件下建议采用投运自动重合闸的方式提高线路的供电可靠率。

③架空线路与电缆混合网属于在实际应用中比较多的线路形式,在这种线路形式下,是否投运自动重合闸应该按照各种线路形式所占比例决定是否投运。

3.4并联间隙绝缘子的使用

用于10kV配电线路的防雷保护间隙的设计应该考虑以下几个方面的要求:首先,雷击线路时,保护间隙应当能够先于绝缘子串放电,捕捉放电电弧根部引导雷电流入地,从而保护绝缘子串和线路不被烧毁,这是保护间隙的首要作用。其次,保护间隙与线路的绝缘配合也应当保证在线路最大操作过电压下不击穿,不降低线路绝缘水平。

保护间隙和线路绝缘子串的绝缘配合应该满足以下两个方面的设计要求:首先,保护间隙距离的设计应当在雷击线路闪络时可以捕捉电弧的根部,并引导故障电流入地,以便保护绝缘子、线路零部件和导线。雷击闪络时,放电应当起始于间隙的一个电极,终止于另一个电极,电弧应尽量不接触绝缘子表面。其次,我们所设计的间隙对于正常的系统预测的操作过电压则不应击穿。这是因为整个配电线路是按照耐受系统预测的操作过电压设计的,如果间隙不能耐受操作过电压,就等于降低了整个配电线路的绝缘水平,这是不允许的。

3.5降低接地电阻的措施

施加降阻剂进行降阻,实践证明,在水平接地体周围施加高效膨润土降阻防腐剂,对降低杆塔的接地电阻效果明显。GPF-94高效膨润土降阻防腐剂具有较低的电阻率,加水后有较大的膨胀倍数(3~5倍),施加在接地体周围相当于增大了接地体的有效截面,消除了接地体与周围土壤的接触电阻;具有较强的吸水性和保水性以及随时间推移不断向土壤中渗透和扩散,降低了接地体周围的土壤电阻率,因而具有较好的降阻性能,特别是对高土壤电阻率地区以及干旱地区的降阻效果最为明显。

结语

配电网防雷的重点应放在感应雷过电压上。感应雷过电压主要是针对架空线路作用,而对电缆线路的影响比较小,但是在城市配电网由于有高层建筑物对配电线路起到了屏蔽作用,所以在城市配电网遭受感应雷过电压的影响比较小,因此,对配电网的防雷保护应放在城乡结合部的架空配电线路上。

参考文献:

[1]秦建峰.浅析35kV变电站主设备的防雷保护[J].中国新技术新产品,2013.

[2]徐鹏,梁少华.可调间隙防雷装置在35kV变电站防雷中的应用研究[J].高压电器,2012.

作者简介:

“刘学林(1976-10-24-),男,宁夏吴忠利通区人,,单位:国网宁夏电力公司吴忠供电公司,研究方向:输配电线路运维

论文作者:刘学林

论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期

论文发表时间:2017/3/9

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