配電網(wǎng)防雷及過電壓保護方式探討

[摘 要]配電網(wǎng)優(yōu)化運行除了節(jié)電降耗以外，對油田配電線路加強防雷及過電壓保護措施，減少雷擊跳閘率，提高配電網(wǎng)的運行可靠性、保證不間斷供電是非常重要的。

[關(guān)鍵詞]防雷；過電壓保護

中圖分類號：TM315 文獻標(biāo)識碼：C 文章編號：1009-914X（2014）31-0021-01

1.引言

1.1 配電網(wǎng)概況

某采油廠配電網(wǎng)經(jīng)過30多年的發(fā)展建設(shè)，已建成35kV變電所14座，主變壓器28臺，容量19.47×104kVA；配電所1座；6 kV配出線114條，線路全長1612km；6 kV配電變壓器4033臺，容量20.7×104 kVA；6kV避雷器*組，戶外柱上真空開關(guān)*臺、柱上油開關(guān)*臺；已形成變、配電設(shè)備數(shù)量較大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域配電系統(tǒng)。擔(dān)負著三個油田的*口油井站等工業(yè)及民用負荷的供配電任務(wù)。

1.2 配電線路運行情況

我廠6 kV配電線路長度*km，配電設(shè)備較多，且分布在廣闊的曠野之中，架空線路絕緣水平低，線間距離小，又無避雷線，所以易遭受雷擊，且感應(yīng)過電壓極易引起絕緣子閃絡(luò)、擊穿和燒毀導(dǎo)線及電氣設(shè)備，造成短路，致使開關(guān)跳閘。即使重合閘成功，由于抽油機采用無壓釋放的磁力啟動器控制，也造成油井停產(chǎn)，原油生產(chǎn)蒙受嚴(yán)重損失。

我廠2006年配電線路事故率*次/年.百公里，線路跳閘率*次/年.百公里，其中雷擊跳閘*條次，雷擊過電壓致使瓷質(zhì)絕緣子擊穿*多個，其中7月22日就發(fā)生雷擊跳閘38條次，擊穿絕緣子42個，年影響原油產(chǎn)量近*噸。

2 6kV線路落雷次數(shù)與耐雷水平

2.1 線路落雷次數(shù)：N=γhT

油田6 kV線路采用的是11m電桿，角鋼橫擔(dān)，P-6T針式絕緣子，導(dǎo)線呈三角排列，線間幾何距離1.2m，導(dǎo)線平均高度7.5m。

油田6 kV線路的落雷次數(shù)N=2.81次/百公里.25雷暴日。

2.2 耐雷水平

經(jīng)計算，油田6 kV 線路的耐雷水平為6.52kA。

3.防雷及過電壓保護措施

6 kV線路一般遭受直擊雷的侵害概率比較小，主要是感應(yīng)雷過電壓造成線路跳閘的概率較大，所以我們探討的主要內(nèi)容是以防護感應(yīng)雷過電壓為主。

由于6 kV線路防雷與過電壓保護均較薄弱，耐雷水平比較低，僅為6.52kA，實際雷電流幅值均大于40 kA，線路遭受雷擊感應(yīng)過電壓超過絕緣子擊穿電壓，進而轉(zhuǎn)變成工頻電弧短路，跳閘率極高，供電中斷的頻率較高。以防止雷擊后產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓造成絕緣子閃絡(luò)進而引起相間短路，造成供電中斷為主要目標(biāo)，針對油田配電網(wǎng)絕緣水平薄弱（對地絕緣為4.0Uxg），防雷水平低，線路跳閘后要恢復(fù)生產(chǎn)需2-3小時，影響原油產(chǎn)量的問題，需對油田6 kV 線路加強絕緣，減少雷擊跳閘事故。

解決的途徑是提高線路絕緣水平。由前述計算結(jié)果可知，線路的耐雷水平與絕緣子的沖擊電壓等級有關(guān)，降低工頻電場梯度，增加絕緣子抗沖擊電壓強度，即可提高線路絕緣水平，見表1。

措施一：將線路絕緣子由P-6T更換成P-15T。由表1可知，P-15T比P-6T絕緣子的電場梯度降低12.49%，建弧率降低23.1%，沖擊閃絡(luò)電壓增強68.6%，線路耐雷水平提高68.7%，線路雷擊跳閘率降低23.6%。但由于耐雷水平較低，建弧率高，所以雷擊引起的單相接地故障點的電弧難以自動熄滅，且可能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的相間電弧，導(dǎo)致線路開關(guān)跳閘，從而使跳閘率增高，所以單獨更換針式絕緣子防雷電過電壓效果不理想。

措施二：將線路絕緣子由P-6T更換成硅橡膠絕緣子，由表1可知，硅橡膠絕緣子比P-6T絕緣子的電場梯度降低？%，建弧率降低？%，沖擊閃絡(luò)電壓增強？%，線路耐雷水平提高？%，線路雷擊跳閘率降低？%。由于耐雷水平較高，建弧率低，所以線路發(fā)生兩相或三相同時對地閃絡(luò)的故障概率很小，從而降低線路雷擊跳閘率，防雷電過電壓效果好于措施一。

措施三：將角鋼橫擔(dān)更換成玻璃鋼橫擔(dān)，線路絕緣子由P-6T更換成P-15T，在線路首端加裝1組避雷器（降低變電所遭受雷電波侵害的程度）。由于玻璃鋼橫擔(dān)具有耐高溫、絕緣水平和耐壓水平高等特點，經(jīng)雷電全波沖擊50%閃絡(luò)電壓試驗，閃絡(luò)電壓為404kV，P-15T絕緣子沖擊閃絡(luò)電壓118kV，而一般感應(yīng)雷過電壓的幅值都在500 kV以下，所以更換玻璃鋼橫擔(dān)后，線路發(fā)生兩相或三相同時對地閃絡(luò)的故障概率很小，若中相發(fā)生對地閃絡(luò)，又可把中相當(dāng)作地線，增加對另兩相的耦合作用，降低兩邊相的感應(yīng)電壓幅值，使之不發(fā)生閃絡(luò)，保證線路的正常供電。4.防雷電過電壓效果分析

油田電力系統(tǒng)近幾年在防雷電過電壓方面加大了技術(shù)改造力度，外圍油田配電系統(tǒng)在產(chǎn)能和老油田改造工程中正在逐步推廣應(yīng)用玻璃鋼橫擔(dān)來提高配電線路的絕緣水平，降低雷擊跳閘率，保證油田正常生產(chǎn)。我廠主要采取了以下兩項措施：

一是1995年我廠在*絡(luò)線5816線路上安裝了189根玻璃鋼橫擔(dān)，運行12年來防雷效果一直很好，經(jīng)查電力調(diào)度運行記錄，沒有發(fā)生過雷擊跳閘事故，極少發(fā)生單相接地故障，保證了配電線路的安全、可靠運行。而且玻璃鋼橫擔(dān)造價只是角鋼橫擔(dān)的1.5倍，電氣性能好，機械強度能夠滿足要求，投資回收期短，見表2。

二是近幾年推廣應(yīng)用硅橡膠絕緣子，已更換硅橡膠絕緣子？只，防雷電過電壓效果較好，經(jīng)統(tǒng)計，2007年在已更換過的6kV線路上發(fā)生雷擊跳閘率與更換前相比降低？%，而且硅橡膠絕緣子的價格相比玻璃鋼橫擔(dān)價格還要低，電氣性能、機械強度均能夠滿足要求。

結(jié)束語

提高6 kV線路的絕緣水平，對配電網(wǎng)防雷及過電壓保護具有較好的防護效果，我們可以根據(jù)歷年雷電活動情況在產(chǎn)能和老改項目中推廣應(yīng)用防雷及過電壓保護技術(shù)，提高線路的安全、可靠運行水平。

參考文獻

[1] 盧文鵬，吳佩雄著.發(fā)電廠及變電所電氣設(shè)備.中國電力出版社.2000：1，

作者簡介

馬沛華：男，1976年9月2日出生，籍貫河南省舞陽縣人，2012年畢業(yè)于華東石油大學(xué)，現(xiàn)從事配電網(wǎng)運行調(diào)度工作。endprint