將避雷針技術運用到電線桿上解決防雷電難題

邵　華　方　闖

摘要:分析將避雷針技術運用到6KV電線桿上,提出有效解決架空線路防雷電難題,并找出解決方案,為其它煤礦解決變電所架空線路敷設受云層放電和直擊雷影響事例提供參考。

關健詞:雷電接閃器接地裝置連接避雷針

0 引言

新集一礦西風井是礦井西部采區(qū)的風井,裝有2臺1600KW抽風機,電源來自35KV變電所635#、646#柜,采用LGJ-2402架空線路敷設,全程共有48個基砼桿(塔),(其中646#線路有鐵塔2座)線路全長約2500m,屬礦井一類供電負荷。由于該架空線路途經(jīng)空曠地帶,全程無避雷線保護,夏季易遭受云層放電和直擊雷影響,引發(fā)惡性停電事故。據(jù)統(tǒng)計,2006-2007年635#、646#線路因雷電引起跳電事故共計9起,影響時間長達74余小時。從事故統(tǒng)計分析,雷電成為西風井6KV供電線路的最大威脅,給礦井安全生產(chǎn)造成重大損失,屬重大供電安全隱患。

1 防雷電思路

通過對西風井635#和646#架空線路現(xiàn)場勘察后,決定在空曠處線路的砼桿上逐桿安裝避雷針,將直接雷引入大地:同時在線路上安裝一定數(shù)量避雷器,達成防止感應雷的目的,從而提高整條線路的防雷水平。

2 防雷電原理

自行設計、加工的避雷針,采用鋼結(jié)構(gòu)金屬構(gòu)件,由支撐固定架、雷電接閃器、地線等部分組成,在線路每個桿塔的桿頂帽側(cè)面上加設自制避雷針并配套安裝避雷器,通過接地線與金屬接地極構(gòu)成閉合回路,將云層放電和直擊雷引入地下,對地放電,避免雷電對線路桿塔造成的沖擊破壞。

附圖:

如上圖所示該避雷針全長1.50米,分為接閃器、支撐固定部分、引下線、接地裝置。

接閃器在避雷針的頂部長為350mm的圓錐體,為保證接閃器對雷電有良好的接閃性能,在其表面鍍銅;支撐固定部分為50*5的角鐵焊接,共分兩層,底部用長200mm的角鐵固定在桿頂帽底部螺栓縫合部,二臺用長300mm的角鐵固定在桿頂帽的針瓷底部螺栓上;引下線用用LJ-502的鋁鉸線,兩端用鋁502線鼻子分別與避雷器的固定部分和接地裝置連接;接地裝置用2寸的鍍鋅管加工而成,長約1.5米,為確保其接地電阻值小于10Ω,根據(jù)土壤的電阻率,有時采用2根接地極并聯(lián)以降低接地電阻;避雷針安裝后距6KV線路最近導線距離均在300mm以上.滿足放電間隙的要求;635#和646#線路桿體距地面高約15米,橫擔距桿頂900mm,桿頂帽高300mm,桿頂帽二臺高200mm,針瓷高240mm;針瓷底部到橫擔針瓷頂部垂直高度=900mm-200mm -240mm=460mm;635#和646#線路的橫擔長1.5米,避雷針安裝后,其在14.1米高度對橫擔的最遠端邊相線路絕緣子半徑=300(避雷針到桿體的距離)+700(橫擔的最遠端邊相 絕緣子距桿體距離)=950MM。

避雷針的有效高度:h=15米(線路桿體高)+1.5米(避雷針高度)-0.2米(桿頂帽二臺的高)=16.3米

被保護橫擔高度:

hx=15米(線路桿體高)-0.9米(橫擔距桿頂)=14.1米

避雷針在14.1米高度對橫擔的有效保護半徑:

rx=(h-hx)P=(16.3-14.1)×1=2.2米

滿足安裝后保護最邊相距桿體950mm處絕緣子的要求。

其保護范圍如右圖所示:

3 防雷電效果

西風井635#、646#線路在安裝避雷針后,接地極對地絕緣電阻最小為0.6Ω,最大為3.7Ω,遠遠低于電力行業(yè)架空線路桿塔接地極不大于10Ω的規(guī)定。在雷電引起的過電壓、大電流的沖擊下,通過避雷針接地回路可有效對地放電,極大地提高了線路的耐雷水平。08年,經(jīng)受住了4月8日、4月19日、5月27日、6月7日、6月20日、7月15日、7月22日、7月23日、7月27日、7月31日、8月2日、8月4日共12天強雷雨雷電對流天氣的檢驗,未發(fā)生一起雷雨雷電強對流天氣引起線路再次跳電的事故,確保了礦井的安全生產(chǎn)。

4 防雷電技術綜述

新集一礦西風井6KV架空線路防雷電避雷針技術的運用,有效解決了架空線路防雷電難題,實際使用效果良好。

該自制避雷針具有以下特點:①結(jié)構(gòu)簡單:自制避雷針取材廣泛、加工工序簡單,使用元鋼、等邊角鋼、普通焊接鋼管經(jīng)過簡單切割、焊接即可進行加工制作。②價格經(jīng)濟:635#、646#線路如全程使用1×7-7.8避雷線,僅避雷線成本一次性投入近7000元,且安裝難度、投入人力較大,費用高。避雷針加工成品材料費用僅50余元,全線安裝避雷針,費用投入不足2400元,價格便宜,經(jīng)濟實用。③重量輕、易安裝:自制避雷針重量僅為11千克,加工成品只需兩顆M12螺栓直接固定在桿頂,即完成安裝過程。④推廣性強:自制避雷針使用安全、可靠、成本低、安裝方便,避雷效果良好,可在水泥砼桿架空線路上安裝使用,極具推廣價值。

參考資料:

[1]繼電保護事故處理技術與實例/李鵬博等編著-北京:中國電力出版社.2002.

[2]電力系統(tǒng)主設備繼電保護試驗/李玉海等編著-北京:中國電力出版社.2005.

[3]工礦企業(yè)供電/張學成主編-徐州:中國礦業(yè)大學出版社.2005.1.

[4]工礦企業(yè)供電設計指導書/張學成主編-徐州:中國礦業(yè)大學出版社.1998.7.

[5]煤礦電工手冊第二分冊:礦井供電/顧永輝等編-北京:煤炭工業(yè)出版社.1996.