10 kV配電線路防雷保護(hù)若干問題研究

何海棠

摘 ?要：對(duì)當(dāng)前10 kV配電線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，由于雷害造成的事故屢有發(fā)生，而且這種事故極為頻繁，這不僅會(huì)降低電網(wǎng)的安全性和可靠性，同時(shí)還會(huì)影響人們的日常生活和用電生活。文章結(jié)合某地區(qū)10 kV配電線路發(fā)生的雷害事故，分析了事故原因，總結(jié)了幾種常見的防雷措施，并就提高防雷安全性的保護(hù)措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：10 kV;配電線路;防雷保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM862 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）36-0114-01

作為電力系統(tǒng)中最復(fù)雜、分布范圍最廣泛的網(wǎng)絡(luò)，配電網(wǎng)出現(xiàn)的故障比高壓輸電線路所出現(xiàn)的故障更為頻繁，尤其是 ?l0 kV配電線路。當(dāng)前，在城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村電網(wǎng)中，10 kV配電線路廣泛存在;受天氣變化、地理環(huán)境、點(diǎn)多面廣等特點(diǎn)的制約，10 kV配電線路出現(xiàn)故障的概率很高，直接導(dǎo)致電網(wǎng)的安全可靠性能下降。另外，由于配電網(wǎng)絡(luò)沒有避雷線的保護(hù)，線路的絕緣水平也比輸電線路低，因此很容易受到雷電的危害。本文與具體的10 kV配電線路雷擊跳閘事故相結(jié)合，對(duì)該地區(qū)10 kV配電線路的防雷措施進(jìn)行了研究。

1 ?某地區(qū)10 kV配電線路雷害故障情況分析

本節(jié)以某地區(qū)10 kV配電線路的實(shí)際運(yùn)行資料為基本依據(jù)，對(duì)雷害故障進(jìn)行分析。該地區(qū)部分雷擊線路情況統(tǒng)計(jì)表以及相應(yīng)的配電網(wǎng)總跳閘記錄。該地區(qū)從2009～2012年的總跳閘次數(shù)為349、340、345、350（次）。6月份到8月份的總雷擊跳閘次數(shù)占總次數(shù)的20%;并且跳閘事故的高發(fā)時(shí)段為每年的6月份到8月份。

2 ?10 kV配電線路防雷問題分析

2.1 ?接地電阻

按照電力規(guī)程中的相關(guān)要求，在連接處理上，應(yīng)該將變壓器高壓側(cè)避雷器接地電阻、接地線、變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)和其外殼直接連接起來;在接地電阻大小的規(guī)定上，當(dāng)配電變壓器的容量在100 kVA以下時(shí)，應(yīng)該保證接地電阻在10 Ω以下;當(dāng)配電變壓器的容量在100 kVA以上時(shí)，應(yīng)該保證接地電阻在 4 Ω以下。

但是在該10 kV配電線路上，對(duì)變壓器進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)，有幾臺(tái)變壓器的接地電阻是不合格的。經(jīng)過考察發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的配電變壓器和相應(yīng)的開關(guān)接地裝置都沒有采取該有的防腐蝕措施。在長期使用過程中，地下接地體受到了腐蝕，在其表面形成了鐵銹，增大了電阻值。

2.2 ?繞組過電壓

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，在該地區(qū)配電網(wǎng)線路中，僅僅在變壓器的高壓側(cè)安裝了避雷器，低壓側(cè)并沒有安裝相應(yīng)的避雷器，低壓側(cè)沒有防雷保護(hù)。另外，高壓側(cè)的避雷器與低壓側(cè)變壓器金屬外殼是連接在一起的，因此，使用的是同一個(gè)接地體。這樣一來，在遭受雷擊后，雷電波很有可能會(huì)沿著低壓線路進(jìn)入到低壓繞組中，在電磁感應(yīng)作用下使得高壓側(cè)感應(yīng)出高電壓。

此外，雷電波還有可能會(huì)沿著高壓線路入侵到配電變壓器的首端，進(jìn)而入侵到變壓器的低壓繞組以及低壓線路上，其中，電壓波較大的部分通過電磁感應(yīng)在高壓繞組上感應(yīng)出高電壓。

2.3 ?接地引下線

該地區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)中，接地引下線的形式多樣，既有圓鋼，也有扁鐵，還存在鋼絞線[2]。但是有些設(shè)備的接地引下線在連接上極不規(guī)范，有些地方存在松動(dòng)和冗長的現(xiàn)象。

此外，在有些地方還存在銹蝕和斷裂的情況，對(duì)這些地方的維護(hù)也極為薄弱。可見，這些因素的存在都是導(dǎo)致引下線與接地體之間無法可靠連接。

3 ?10 kV配電線路防雷保護(hù)措施

針對(duì)以上存在的問題，本節(jié)結(jié)合具體實(shí)際，給出相應(yīng)的解決辦法。

3.1 ?提高輸電線路的絕緣水平

通常情況下，雷擊地面時(shí)，遭受雷擊處的自然接地電阻都較大，相應(yīng)的雷電流在100 kA以內(nèi);實(shí)踐表明，感應(yīng)過電壓在500 kV以內(nèi);對(duì)于10 kV配電線路而言，常常會(huì)引發(fā)閃絡(luò)事故。所以，可以更換新的絕緣子，采用放電電壓高的絕緣子，提高線路的耐雷水平。

3.2 ?將氧化鋅避雷器安裝于配電變壓器的低壓側(cè)

從上文的分析中可見，為了對(duì)低壓繞組的電壓值進(jìn)行限制，可以在低壓側(cè)安裝避雷器，它能夠有效保護(hù)低壓繞組遭受雷擊，同時(shí)也間接保護(hù)了高壓繞組。對(duì)避雷器防雷的工作原理進(jìn)行分析：在線路上安裝避雷器后，將避雷器的伏-秒特性配合絕緣子串的伏-秒特性[3]，在雷擊下，避雷器可以實(shí)現(xiàn)可靠的動(dòng)作，絕緣子串就不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)。

具體過程是：當(dāng)輸配電線路塔頂?shù)碾娢槐缺芾灼鞯膶?dǎo)通電壓高時(shí)，避雷器會(huì)發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作，相應(yīng)的雷電流一部分會(huì)沿著引下線泄入到大地中，另一部分通過避雷器流到導(dǎo)線中，這樣一來，導(dǎo)線以及避雷線上都會(huì)有雷電流。在電磁感應(yīng)的作用下會(huì)產(chǎn)生耦合分量，使得電位升高，這樣就能夠有效控制桿塔對(duì)導(dǎo)線放電，實(shí)現(xiàn)防雷。從理論上進(jìn)行分析，在防雷設(shè)計(jì)上，不僅可以采用架空地線進(jìn)行防雷，還可以對(duì)塔頂?shù)碾娢贿M(jìn)行限制，降低桿塔與導(dǎo)線的電位差。當(dāng)配電線路的桿塔遭受雷擊后，雷電流經(jīng)過接地裝置泄入大地。

Vi=（1-β）（Rli+Ldi/dt）（1）

其中，R1表示桿塔接地裝置的沖擊接地電阻;

L表示桿塔的電感，它通常與高度成正比;

β為避雷線對(duì)雷電流的分流系數(shù)[4]。

3.3 ?降低接地電阻

在該地區(qū)的配電網(wǎng)中，發(fā)現(xiàn)很多設(shè)備的接地電阻都超過了規(guī)定的要求;所以，要采用一定的措施進(jìn)行接電阻的改善，充分發(fā)揮避雷器的作用。

3.4 ?在適當(dāng)?shù)牡胤郊僭O(shè)耦合地線

在該地區(qū)的配電系統(tǒng)中，雷電定位系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)表明，10 kV中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的線路絕緣強(qiáng)度較低，大部分采用的是金屬電桿[5]，可以在這些地方安裝避雷器或者是避雷針。此外，還可以架設(shè)耦合架空地線。

3.5 ?加裝間隙

與線路以及變壓器的擊穿電壓相比，間隙的擊穿電壓要低得多。

當(dāng)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，間隙相當(dāng)于開路，處于絕緣狀態(tài);一旦出現(xiàn)雷擊，間隙將會(huì)被擊穿，此時(shí)的間隙表現(xiàn)為接地，可以有效保護(hù)線路和變壓器等設(shè)備遭受雷擊。

4 ?結(jié) ?語

當(dāng)前的10 kV配電線路頻頻遭受雷擊，不但對(duì)電力用戶的生活造成極大的影響，同時(shí)也給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和企業(yè)的正常管理造成難題。這就需要電力工作者致力于防雷技術(shù)的研究，以理論知識(shí)與電網(wǎng)實(shí)際相結(jié)合，不斷探索適應(yīng)具體系統(tǒng)的防雷措施，盡可能的降低由于雷擊事故造成的損失。

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