淺談10kv集電線路防雷技術改造

馮永濤

摘 要：根據對10kv場集電線路經常遭受雷擊造成線路和箱變、10kv開關柜內避雷器爆炸引起跳閘事故的跟蹤觀察和分析中發(fā)現，主要是由于雷電壓幅值的增大，從而使避雷器不能很好地限制雷電壓，導致部分雷電壓經架空線侵入電氣設備導致雷擊事故的頻繁發(fā)生。并通過對各種解決方案的可行性分析，我們認為加裝線路避雷針、避雷線是解決雷擊事故最為可行的方案，現就改造方案進行說明。

關鍵詞：避雷針；避雷器；沖擊接地電阻；雷電壓

引言

目前，10kv輸配電線路按技術標準都不安裝架空避雷線，只是在線路兩端裝設避雷器，如某風電場共23臺風機，利用4條10kv集電線路連接各個風機后，將電能輸送至升壓站內送出。原集電線路未架設避雷線線，只在架空引下電纜至風機及升壓站的電纜分支桿、電纜終端桿處安裝有避雷器及接地引下線。

1 防雷保護裝置

1.1 110kv變電所電氣設備的直擊雷保護：變電所戶外的四周共配置避雷針兩只，均為塔式獨立避雷針，高約為30m作為變電所區(qū)內的直擊雷保護。

1.2 110kv及10kv線路的直擊雷保護：根據規(guī)定，110kv線路一般沿全線架設避雷線，以起到沿線路的雷電侵入時的過電壓保護。10kv線路由于電壓等級較低不架設避雷線而只在風機終端桿塔和箱變開關系統側，各相設置型號為YH5WX-17/50避雷器一只，以滿足防雷保護和絕緣配合的要求。

2 原因分析

根據每年雷雨季節(jié)頻繁出現的線路雷擊故障可以分析出，該風電場所處的區(qū)域是非常容易遭受雷擊。我們知道雷電流經接地裝置泄放入大地時的接地電阻稱為沖擊接地電阻。它包括接地線電阻和散流電阻。流散電阻主要由接地裝置的結構和土壤電阻率決定，土壤的電阻率越高，流散電阻也就越高，沖擊接地電阻也就越大。當雷擊桿塔的沖擊接地電阻越大，塔頂電位上升就越高，雷電壓幅值也就越大。即：雷電壓幅值隨沖擊接地電阻的增加而增加。因此，避雷器為限制雷電過電壓需要泄放的雷電流也就越大。本線路系統為中性點非直接接地系統，在出現單相接地的情況下，允許帶故障運行2h，可能出現暫態(tài)過電壓超過線電壓，經計算對切除時間長于10s的系統，避雷器額定電壓不小于17kv，也就是說流過金屬氧化物避雷器的雷電流，隨雷電壓幅值增大而增大。通過對避雷器的放電分析認為：由于雷擊產生的雷擊過電壓在線路上只有通過避雷器泄流的方式，來限制雷電感應過電壓。當避雷器實際泄流值超過了避雷器的額定泄流值時，便不能很好地限制雷電感應過電壓，導致部分雷電感應過電壓經架空線侵入電氣設備導致雷擊事故的發(fā)生。如果，當避雷器實際泄流值遠遠超過避雷器的額定泄流值時，可能會引起避雷器自身的損壞，如燒毀甚至出現炸裂現象。

3 方案分析

通過分析我們認為防止雷擊事故發(fā)生的方法大致可以從兩方面考慮：（1）減小桿塔的沖擊接地電阻。（2）減小流過避雷器的雷電流。

3.1 方案一

通過減小桿塔的沖擊接地電阻來降低塔頂雷擊電位，從而達到減小雷電流實現防雷目的。但是桿塔的沖擊接地電阻不同于工頻接地電阻，它是在雷電流作用下接地裝置的接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般與土壤電特性、接地裝置形狀及深度有關。如果改善桿塔的沖擊接地電阻，可以對線路上出現的雷擊過電壓起到較好的泄流效果。

3.2 方案二

通過加裝避雷線可以大大減小線路被雷擊的概率。即使當雷擊在線路上，避雷線也可以使部分雷電流通過避雷線流入大地，減少了避雷器的泄放電流，起到分流作用。從而使避雷器能很好地限制雷電感應過電壓。但是加裝避雷線需要投入較多的費用和較長的時間才能完成，同時必須將線路B相的導線由桿頂下移300MM。A、C兩相同時下移400MM。

4 改進措施

4.1 本工程改造分三部分：

4.1.1 原10kv集電線路全線加裝接地支架并架設單根接地線，路徑長度8.6KM。

4.1.2 原線路除電纜分支桿及電纜終端桿等已經有接地裝置的27基桿外，其余電桿均裝設接地裝置。

4.1.3 改造電纜終端桿及電纜分支桿的接地裝置。

4.2 地線選型及防振措施

4.2.1 架設避雷線防雷是簡單有效的防雷措施，本工程改造全線架設地線，地線型號選用GJ-35鍍鋅鋼絞線。

4.2.2 對地線的初伸長對弧垂的影響采用降溫法進行補償。

4.2.3 地線使用安全系數為6，不采用防振措施。

4.3 桿頭改造及地線支架安裝

4.3.1 直線桿的安裝

原直線桿導線為品字形排列，中相處于桿頂，為豎直支撐，上下層導線橫擔間距650MM，為加裝地線，需要增加地線支架安裝位置。故拆除上層中相導線抱箍，改為距桿頂300MM處安裝U型抱箍加角鋼的水平橫擔，并用針式絕緣子支撐導線。地線支架材料采用單根L75×8×2037角鋼。利用兩個間距300MM的U型抱箍及橫向角鋼固定于桿上。保持角度不大于300，避雷線利用接地引下線與接地裝置連接，接地引下線采用Φ12鍍鋅圓鋼。

4.3.2 耐張桿的安裝

耐張桿也需要上層中相導線下移處理，上層導線橫擔下移400MM后距桿頂600MM，在桿頂利用鋼管及錐型管做鋼帽形狀地線支架，支架頂部焊開孔鋼板作為掛線板聯接耐張串。避雷線利用接地引下線與接地裝置連接，引下線采用Φ12鍍鋅圓鋼。

4.3.3 拉線的安裝

4.4.1 沿線地質情況

根據現場勘探及土壤電阻率測量情況，本工程沿線桿位以粉質粘土、強風化礫巖、中等風化礫巖為主，土壤電阻率普遍較高，以1000-3000Ω居多。

4.4.2 接地裝置形式

對于電阻率3000Ω.M以上的桿位，若考慮采用水平接地體連接模塊的方式，可能增加更多的成本，而且，10kv線路的檔距一般在50M，水平射線與相鄰桿塔的 接地射線已經相連可以做為延續(xù)接地體。故可以利用相鄰的接地裝置相連的方式，以降低接地電阻率。

水平接地裝置安裝完畢溝內回填時，應盡量采用較好的 土質進行回填，回填土不應夾有石塊和垃圾等，外取的土壤不得有較強的腐蝕性，回填后應夯實。測量接地電阻時應將接地裝置與引下線斷開后進行測量。

參考文獻

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