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【摘 要】 本文主要分析了雷击10kV配网线路的原因,探讨了10kV配网线路防雷保护的技术措施,以提高10kV配网线路耐雷性能,确保电力正常输送,促进人们生产生活顺利进行。
【关键词】 10kV配网线路;防雷技术
一、雷电的产生及其危害
雷电是自然界中比较复杂的一种自然现象,形成的原因比较复杂,主要是因为大气中的水蒸气以及地面上的湿气在温度较高的情况下,不断上升,在冷热气团的相互作用下形成积云运动。在积云运动的过程中产生摩擦和撞击,分离了电荷便形成了雷电。雷电对生产生活有很大的危害性,特别是对电气设备和各种建筑设施会造成严重的损坏。
二、雷击10kV配网线路的原因
1、设备安装不规范
目前,10kV配网线路存在各种设备安装不规范现象,如杆塔、开关、配变地网等,而且一些接地圆铁与接地角桩存在焊接不良问题,接地网也因常年失修导致配电线路遭受雷击,配网线路易遭雷击的原因还有地网腐蚀、线路遭施工破坏等。此外,安装在10kV配网线路中的避雷器若长期遭受雷击或存在质量问题,会失去实际防雷效用,以致难以抵抗雷击灾害。
2、防雷设计低
10kv配网线路上方通常存在110kV及以上配网线路交叉跨越,这些较高电压等级的配网线路会从远处带来一定雷电,使得10kV配网线路遭受雷击。相对于其他高电压等级配网线路,如110kV、220kV等,10kV配网线路防雷设计比较低,当处于多雷区且发生同等级雷电情况时,10kV配网线路由于存在防雷设计低这一不足,防雷能力会显得比较脆弱,而且极易遭受雷击,导致雷击事故发生。
3、针式绝缘子耐压等级低
在l0kV配网线路设计中,其所使用的针式绝缘子耐压等级通常比较低,而且与高电压等级配网线路有一定差异,l0kV配网线路中的针式绝缘子具有线路挡路跨度大、抵御恶劣自然环境等优势,可有效抵御雷电、强风台风等,但针式绝缘子存在一定缺陷,即其内部被击穿后,仍可能正常运行,难以发现存在的故障,以致无法及时发现和处理配网线路受雷击发生的隐患,给配网线路安全运行造成严重影响。
三、10kV配网线路防雷保护的主要技术措施
1、架设避雷线路
10kV配网线路最有效的防雷技术措施是架设避雷线路,由于导线遭受雷直击时,可能造成线路绝缘闪络现象,所以应尽可能避免导线受雷直击,而架设避雷线路可有效减少杆塔雷电流,即在杆塔顶部架设地线,在覆盖导线的同时使雷电流直接导入大地,有效降低10kV配网线路电能损耗,从而促使该线路安全运行,并延长使用寿命。架设避雷线路的过程中,必须严格把握导线角度,使其处于不易受雷击的保护角,尤其是多雷电发生的山区,最佳保护角度一般取最小。除此之外,可充分结合避雷装置,如避雷针等,但该装置会扩大配网线路受雷击范围,所以需在全面考虑情况下慎重采用。
2、降低杆塔接地电阻
在众多10kV配网线路防雷击技术中,降低杆塔接地电阻其中的有效措施,该措施适用于平原及土壤电阻率低的配网线路地区。建设10kV配网线路的过程中,必须先严格检测该线路所在地区土壤的电阻率,同时综合考虑土壤中的各种因素,如含水量、温度、土质、导电离子等。若该地区土壤电阻率较高,可采取以下措施降低杆塔接地电阻:(1)提高接地点土壤水含量;(2)更换接触杆塔土壤,即用电阻率低的土壤代替电阻率高的土壤;(3)在电阻率低的土壤层中埋入杆塔接地点;(4)将可降低土壤电阻率的物质放于杆塔接地点,如化学降阻剂。根据不同地区气候、雷电发生率、土壤电阻率等情况,合理配置接地电阻,可在一定程度上保护10kV配网线路,如气候干燥或多雷击地区,其杆塔工频接地电阻与土壤电阻率呈正比关系,即土壤电阻率为100Ω·m及以下时,接地电阻为10Ω;土壤电阻率100~500Ω·m,接地电阻为15Ω;土壤电阻率500~1000Ω·m,接地电阻为20Ω;土壤电阻率1000~2000Ω·m,接地电阻为25Ω;土壤电阻率2000Ω·m及以上,接地电阻为30Ω。
3、安装避雷器
将避雷器安装于各设备,如配变开关、电缆等,可使变压器在运行中避免或减少雷击发生率,从而有效确保设备安全运行,避免受损坏。避雷器主要有两种类型,即管型与阀型,不同类型避雷器具有不同作用,通常根据10kV配网线路需求使用。管型避雷器能有效处理放电间隙工频续流造成的供电障碍,该类避雷器喷气时一般出现比较大的震动,所以需在闭口段牢固固定,同时还需尽量避免因喷气造成的配网线路短路现象。阀型避雷器的使用有多个注意事项,必须注意控制额定、工频放电、冲击放电等电压,该类避雷器有FZ型、FS型、FCD型等,一般根据10kV配网线路需求选择适宜类型。FZ型中有并联电阻,对3~220kV的电器设备有良好的保护性能;FS型无并联电阻,多用于10kV及以下的电缆头、隔离开关等配电设备,该型具有结构简单、保护性能有限、成本低等特点;FCD型中有电容与分路电阻,对高压电器设备有显著的保护性能。避雷器安装过程中,需先对电压等级和设备进行检测,确定是否相符,同时把握好设备电压与线间距离最小值,即电压3kV时,距离为46cm;电压6kV,距离为69cm;电压10kV,距离为80cm。10kV配网线路宜选择安装氧化锌避雷器,与传统避雷器相比,该避雷器无放电间隙,通过氧化锌所具有的非线性伏安特性,可有效泄流和开断过电压能量,从而有效预防雷击导致的跳闸事故。
4、提高配网线路绝缘水平
10kV配网线路绝缘水平一般较低,遭受雷击时因雷电经过该线路中的电压,极易造成线路绝缘子闪络情况。提高配网线路绝缘水平,可有效降低因雷击过电压导致的线路闪络频率,从而确保供电的可靠性与安全性。10kV配网线路绝缘水平提高的措施主要有:(1)更新绝缘子型号;(2)适当提高绝缘子片数;
结语:
文章就配电网防雷方面的问题进行了研究,提出了针对性的解决方案。在对配电网事故的发生进行了规律性的统计后发现影响配电网的雷电过电压主要是感应雷过电压。虽然直击雷幅值较高,破坏性大,当线路遭受直击雷时跳闸率为100%,但是在配电网中直击雷造成的事故所占比例并不高,而由感应雷造成的事故占90%以上,因此,配电网防雷的重点应放在感应雷过电压上。线路各种防雷措施都有其针对性,在选择线路的防雷方式时必须先找出线路遭雷击跳闸的原因,然后采取相应的防雷措施,只有这样才能在防雷保护上取得真正的实效。防雷工作是一项长期艰巨的任务,要综合考虑防雷工作。
参考文献:
[1]傅惠芹,江奕川.输电线路防雷措施研究.电网技术,2008,(12):247-248
[2]DL/T620―1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》[S].
[3]张嘉祥,周贤士.配电变压器正反变换过程研究[J].高电压技术.1980,(12).
[4]趙智大.高电压技术[M].北京:中国电力出版社,1999.
【关键词】 10kV配网线路;防雷技术
一、雷电的产生及其危害
雷电是自然界中比较复杂的一种自然现象,形成的原因比较复杂,主要是因为大气中的水蒸气以及地面上的湿气在温度较高的情况下,不断上升,在冷热气团的相互作用下形成积云运动。在积云运动的过程中产生摩擦和撞击,分离了电荷便形成了雷电。雷电对生产生活有很大的危害性,特别是对电气设备和各种建筑设施会造成严重的损坏。
二、雷击10kV配网线路的原因
1、设备安装不规范
目前,10kV配网线路存在各种设备安装不规范现象,如杆塔、开关、配变地网等,而且一些接地圆铁与接地角桩存在焊接不良问题,接地网也因常年失修导致配电线路遭受雷击,配网线路易遭雷击的原因还有地网腐蚀、线路遭施工破坏等。此外,安装在10kV配网线路中的避雷器若长期遭受雷击或存在质量问题,会失去实际防雷效用,以致难以抵抗雷击灾害。
2、防雷设计低
10kv配网线路上方通常存在110kV及以上配网线路交叉跨越,这些较高电压等级的配网线路会从远处带来一定雷电,使得10kV配网线路遭受雷击。相对于其他高电压等级配网线路,如110kV、220kV等,10kV配网线路防雷设计比较低,当处于多雷区且发生同等级雷电情况时,10kV配网线路由于存在防雷设计低这一不足,防雷能力会显得比较脆弱,而且极易遭受雷击,导致雷击事故发生。
3、针式绝缘子耐压等级低
在l0kV配网线路设计中,其所使用的针式绝缘子耐压等级通常比较低,而且与高电压等级配网线路有一定差异,l0kV配网线路中的针式绝缘子具有线路挡路跨度大、抵御恶劣自然环境等优势,可有效抵御雷电、强风台风等,但针式绝缘子存在一定缺陷,即其内部被击穿后,仍可能正常运行,难以发现存在的故障,以致无法及时发现和处理配网线路受雷击发生的隐患,给配网线路安全运行造成严重影响。
三、10kV配网线路防雷保护的主要技术措施
1、架设避雷线路
10kV配网线路最有效的防雷技术措施是架设避雷线路,由于导线遭受雷直击时,可能造成线路绝缘闪络现象,所以应尽可能避免导线受雷直击,而架设避雷线路可有效减少杆塔雷电流,即在杆塔顶部架设地线,在覆盖导线的同时使雷电流直接导入大地,有效降低10kV配网线路电能损耗,从而促使该线路安全运行,并延长使用寿命。架设避雷线路的过程中,必须严格把握导线角度,使其处于不易受雷击的保护角,尤其是多雷电发生的山区,最佳保护角度一般取最小。除此之外,可充分结合避雷装置,如避雷针等,但该装置会扩大配网线路受雷击范围,所以需在全面考虑情况下慎重采用。
2、降低杆塔接地电阻
在众多10kV配网线路防雷击技术中,降低杆塔接地电阻其中的有效措施,该措施适用于平原及土壤电阻率低的配网线路地区。建设10kV配网线路的过程中,必须先严格检测该线路所在地区土壤的电阻率,同时综合考虑土壤中的各种因素,如含水量、温度、土质、导电离子等。若该地区土壤电阻率较高,可采取以下措施降低杆塔接地电阻:(1)提高接地点土壤水含量;(2)更换接触杆塔土壤,即用电阻率低的土壤代替电阻率高的土壤;(3)在电阻率低的土壤层中埋入杆塔接地点;(4)将可降低土壤电阻率的物质放于杆塔接地点,如化学降阻剂。根据不同地区气候、雷电发生率、土壤电阻率等情况,合理配置接地电阻,可在一定程度上保护10kV配网线路,如气候干燥或多雷击地区,其杆塔工频接地电阻与土壤电阻率呈正比关系,即土壤电阻率为100Ω·m及以下时,接地电阻为10Ω;土壤电阻率100~500Ω·m,接地电阻为15Ω;土壤电阻率500~1000Ω·m,接地电阻为20Ω;土壤电阻率1000~2000Ω·m,接地电阻为25Ω;土壤电阻率2000Ω·m及以上,接地电阻为30Ω。
3、安装避雷器
将避雷器安装于各设备,如配变开关、电缆等,可使变压器在运行中避免或减少雷击发生率,从而有效确保设备安全运行,避免受损坏。避雷器主要有两种类型,即管型与阀型,不同类型避雷器具有不同作用,通常根据10kV配网线路需求使用。管型避雷器能有效处理放电间隙工频续流造成的供电障碍,该类避雷器喷气时一般出现比较大的震动,所以需在闭口段牢固固定,同时还需尽量避免因喷气造成的配网线路短路现象。阀型避雷器的使用有多个注意事项,必须注意控制额定、工频放电、冲击放电等电压,该类避雷器有FZ型、FS型、FCD型等,一般根据10kV配网线路需求选择适宜类型。FZ型中有并联电阻,对3~220kV的电器设备有良好的保护性能;FS型无并联电阻,多用于10kV及以下的电缆头、隔离开关等配电设备,该型具有结构简单、保护性能有限、成本低等特点;FCD型中有电容与分路电阻,对高压电器设备有显著的保护性能。避雷器安装过程中,需先对电压等级和设备进行检测,确定是否相符,同时把握好设备电压与线间距离最小值,即电压3kV时,距离为46cm;电压6kV,距离为69cm;电压10kV,距离为80cm。10kV配网线路宜选择安装氧化锌避雷器,与传统避雷器相比,该避雷器无放电间隙,通过氧化锌所具有的非线性伏安特性,可有效泄流和开断过电压能量,从而有效预防雷击导致的跳闸事故。
4、提高配网线路绝缘水平
10kV配网线路绝缘水平一般较低,遭受雷击时因雷电经过该线路中的电压,极易造成线路绝缘子闪络情况。提高配网线路绝缘水平,可有效降低因雷击过电压导致的线路闪络频率,从而确保供电的可靠性与安全性。10kV配网线路绝缘水平提高的措施主要有:(1)更新绝缘子型号;(2)适当提高绝缘子片数;
结语:
文章就配电网防雷方面的问题进行了研究,提出了针对性的解决方案。在对配电网事故的发生进行了规律性的统计后发现影响配电网的雷电过电压主要是感应雷过电压。虽然直击雷幅值较高,破坏性大,当线路遭受直击雷时跳闸率为100%,但是在配电网中直击雷造成的事故所占比例并不高,而由感应雷造成的事故占90%以上,因此,配电网防雷的重点应放在感应雷过电压上。线路各种防雷措施都有其针对性,在选择线路的防雷方式时必须先找出线路遭雷击跳闸的原因,然后采取相应的防雷措施,只有这样才能在防雷保护上取得真正的实效。防雷工作是一项长期艰巨的任务,要综合考虑防雷工作。
参考文献:
[1]傅惠芹,江奕川.输电线路防雷措施研究.电网技术,2008,(12):247-248
[2]DL/T620―1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》[S].
[3]张嘉祥,周贤士.配电变压器正反变换过程研究[J].高电压技术.1980,(12).
[4]趙智大.高电压技术[M].北京:中国电力出版社,1999.