配電網(wǎng)防雷技術(shù)分析及措施

【摘要】隨著災害天氣的增多，雷電對油田配電線路影響越來越嚴重。本文針對我廠配電線路防雷現(xiàn)狀、雷擊故障機理，以及目前配電線路防雷措施的有效性等方面進行分析，并提出了具體的解決措施，從而達到降低線路故障率，提高線路抗災能力的目的。

【關(guān)鍵詞】配電線路；防雷技術(shù)；分析及措施

1、杏北配電線路防雷現(xiàn)狀及雷擊故障機理

1.1線路防雷現(xiàn)狀

目前油田配電網(wǎng)采用6kV電壓供電，絕緣水平相對較低，線間距離小，一旦遭受直擊雷，就很容易跳閘；對配電網(wǎng)的防雷，過去都將重點放在變臺及開關(guān)上，對配電線路沒有引起重視，運行規(guī)程也沒有具體規(guī)定；采取重合閘和消弧線圈能起到雷擊后恢復供電的作用，但若雷擊后擊碎瓷瓶引起多相接地短路或斷線就無濟于事；一部分防雷設(shè)施在20年以上，老化嚴重；防雷接地裝置丟失嚴重，每年接地裝置被盜都在150次以上；受地質(zhì)條件影響，一些接地裝置接地電阻達不到運行標準。

1.2雷擊故障機理

1.2.1配電網(wǎng)雷電過電壓閃絡(luò)，亦即大氣壓或高于大氣壓中大電流放電，為電弧放電形式。

1.2.2雷電過電壓閃絡(luò)時，瞬間電弧電流很大、但時間很短。當雷電過電壓閃絡(luò)，特別是在兩相或三相（不一定是在同一電桿上）之間閃絡(luò)而形成金屬性短路通道，引起數(shù)千安培工頻續(xù)流，電弧能量將驟增，從而擊穿電氣設(shè)備。

2、杏北配電線路基本數(shù)據(jù)分析

2.1配電線路的絕緣水平，P15絕緣子的沖擊絕緣水平為115kV，P20絕緣子沖擊絕緣水平為145KV。

2.2雷電過電壓的基本數(shù)據(jù)，直擊雷過電壓，最高可達4000kV，一般情況下，只要是直擊雷，10kV配電絕緣子都會閃絡(luò)放電。如果在40m之外落雷，即使是較小的雷擊電流（20kA）P15絕緣子也會閃絡(luò)，而雷電流有時可高達100～200kA，所以配電線路常常在感應雷過電壓下引起絕緣子擊穿或閃絡(luò)。

2.3故障形式：當感應雷過電壓超過配電線路沖擊絕緣水平時，如超過不多且其中一相絕緣水平稍低時，可能只發(fā)生單相閃絡(luò)，并保護另外兩相不閃絡(luò)，因為一相閃絡(luò)后就等于該相接地。

當三相絕緣子水平基本一致，過電壓又超出絕緣子沖擊水平較多時（如30%以上）則可造成二相或三相同時閃絡(luò)，如該處離變電站近，短路電流較大，可將導線燒斷。

3、油田配電線路防雷措施的有效性分析

配電線路不能套用高壓輸電線路的防雷措施，還是由于其絕緣水平太低，下面對一些具體措施進行分析。

3.1用避雷針來引開雷擊，使配電線路導線免遭雷擊的方法也不適應，因為如前所述保證線路在感應雷過電壓下不閃絡(luò)，此類設(shè)備必須放在離線路100米外，而100米外又保護不到線路。

3.2使用避雷器（有間隙或無間隙），避雷器放電時可泄放雷電荷，且又很快能恢復絕緣，線路不會跳閘，這當然是很好的，但需要保證泄放順利，必須保證接地電阻盡可能小，目前無間隙MOA避雷器5KA下殘壓為50kV，相當于沖擊電阻10Ω，若接地裝置沖擊電阻為5Ω，在5kA下地網(wǎng)電位為25kV，兩者相加，則可達75kV，對P15絕緣子不構(gòu)成閃絡(luò)威脅，其裕度還不小，所以避雷器接地裝置的工頻接地電阻不得大于10Ω，盡可能降到5Ω左右為宜，為降低沖擊系數(shù)，接地裝置宜圍繞桿（塔）敷設(shè)為閉合環(huán)形，并設(shè)1-2個垂直接地極。

現(xiàn)在的問題是：避雷器的保護范圍有多遠？避雷器的保護范圍實際上不好確定，因為它與雷電波的陡度，導線的波阻抗等參數(shù)有關(guān)，有關(guān)專家稱只能保護相鄰的兩基（共三基），即300m左右，再遠就保護不了，那么配電線路避雷器如果按感應雷過電壓考慮，因其波頭較緩，范圍可大一些，今年加大架空配電線路防雷改造工作，對雷擊頻繁動作的線路進行改造，在10條線路上安裝了20組線路避雷器，還對變臺開關(guān)等加裝500組接地裝置，確保接地電阻值小于10Ω。

隨著氧化鋅閥片的技術(shù)性能提高，氧化鋅避雷器優(yōu)良的保護性能已被人們接受，近年來廣泛地應用于電氣設(shè)備過電壓保護。

缺點：（1）保護范圍較小：只能夠保護附近的電氣設(shè)備免受雷害。

（2）長期承受運行電壓：加速了電阻片的劣化而損壞。

（3）在消弧線圈接地系統(tǒng)中，如果發(fā)生避雷器擊穿，將會造成接地

3.3采用放電間隙，同時配合重合閘和消弧線圈，其泄放作用與避雷器一樣，只是熄滅續(xù)流的能力差，需依靠消弧線圈的合理運行來熄滅單相間隙的電弧。如多相放電引起短路跳閘，則可依靠重合閘來保證連續(xù)供電。

3.4加強絕緣方案，加強配電線路的絕緣對6kV線路防雷過電壓作用不大，因為絕緣加強是有限的，在直擊雷時無效，對感應雷只在小雷電流且雷擊點較遠時可以減少閃絡(luò)，但在多回同桿架設(shè)時，對重要線路加強絕緣，也可以減少重要線路的雷擊故障，例如同桿架設(shè)的兩條線路，一條采用絕緣導線，而另一條采用裸導線，都用同樣的支持絕緣子時，往往雷擊閃絡(luò)只發(fā)生在裸導線線路上，應當指出的是：如果絕緣導線是單回架設(shè)，一旦遭受雷擊，往往伴隨著斷線，因為絕緣導線雷擊往往是一處放電，能量集中，容易斷線，所以絕緣導線的及雷不能放松，更應加強，最好不要在空曠地帶采用，可以將絕緣導線架設(shè)在多回路中的下方。

局部加強絕緣提高線路絕緣水平，將配電線路中的瓷絕緣子更換成為硅橡膠絕緣子或采用絕緣護套，全線提高線路絕緣水平，雷電引發(fā)的工頻續(xù)流因爬距大而無法建弧。

近幾年，我廠把絕緣級別較低的白色針式絕緣子全部更換成級別較高的柱式絕緣子，共更換30000只，防雷效果非常明顯，絕緣子擊穿故障明顯降低。

3.5其他措施：

經(jīng)常發(fā)生雷擊事故的區(qū)段，可以采用綜合治理措施，這些措施包括：

3.5.1降低6kV系統(tǒng)中的短路電流，以減少雷擊斷線故障，兩段母線能分開運行的，盡量分開運行，并配以備自投裝置。

3.5.2縮短線路保護的動作時間，盡快切除故障，減少短路斷線故障。

3.5.3變電站出口近區(qū)一公里內(nèi)的導線要保證截面，即使負荷不大的用戶專線，也應要求導線截面不小于90mm2。

3.5.4采用多回供電，為重要用戶提供雙電源，采用聯(lián)絡(luò)開關(guān)，故障時倒電源，減少停電損失。

3.5.5保證安裝質(zhì)量和通道安全，減少雷擊時導線絞線和對樹木放電。

4、6kV線路防雷取得的效果

通過近幾年來在防雷措施方面的實踐，線路雷擊跳閘率、設(shè)備擊穿得到了明顯降低，取得了良好的效果，提高了供電可靠性。

5、結(jié)論

配電線路防雷應當引起重視，最好的辦法是：

1、采用避雷器，既泄放了雷電荷，又不引起跳閘，其它的方法可根據(jù)實際情況選擇，對減少雷擊故障，減少故障引起的損失具有重要的作用。

2、為提高配電網(wǎng)防直擊雷水平，要從提高線路的耐雷水平入手，采用高一級的絕緣子。

3、在在最上方導線的絕緣子上，每隔一定距離裝設(shè)一個接地的保護間隙。防感應雷，針對配電線路的絕緣弱點，如特別高的桿塔、個別鐵橫擔、帶拉線的桿塔和終端桿，應裝設(shè)避雷器進行保護。

4、對配電線路上的所有電氣設(shè)備，如配電變壓器、斷路器和隔離開關(guān)等，應根據(jù)其重要性分別采用不同的保護設(shè)備，如避雷器或保護間隙，力求做到臺臺設(shè)備有防雷保護，不存在遺漏點。

5、保證設(shè)備接地裝置的可靠運行，預防接地極、接地線夾丟失，接地電阻達到運行標準，推廣使用防盜接地極和碳棒模塊。