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[摘 要] 2010年6月以来,广西很多地方都下了大雨,同时电闪雷鸣。其实广西是雷电灾害的重灾区,每年这个季节都会发生很多起的雷电事故,特别是一些10kV农村配电线路跳闸、断线事故频繁发生,严重的一个月跳闸十～二十次。有些故障难以查找,有的线路要三天才查找到故障点。故障线路長期停电,给广西人民群众的生产生活和企业效益带来极大的影响。基于此,本文以河池市为例,对广西农村10KV配电线路雷击跳闸的防治管理策略进行了初步研究。
[关键词] 配电线路 广西 地网 输电线路
广西壮族自治区河池市位于北纬24.42,东经108.03,属亚热带季风气候区,山多地少。河池市夏长而炎热,热量丰富,雨量充沛。2010年6月以来,河池市气象台多次发布雷电橙色预警信号,提示金城江区周边乡村受雷电活动影响大且可能持续,出现雷电灾害事故可能性非常大。对于我们电力部门而言,10kV配电网络是广西农村重要的公用基础设施,它直接关系到广西农村的正常生产和人民群众日常生活的需要。及时有效地应用新技术、新设备准确判断、查找、处理10kV配电线路中最常见的单线接地故障,缩短停电时间,及时恢复供电就尤为关键。但由于雨季故障难以查找,有的线路要三天才查找到故障点,所以降低线路雷击的跳闸率才是重中之重。本文以预防为主,提出了相应的配电线路雷击跳闸的防治策略,借以抛砖引玉。
1、广西农村10KV配电线路的雷击跳闸原因分析
1.1 广西山多雷多使本地区配电线路易被雷击
在广西河池市农村,由于山多地少的局面,再加上广西本身就是雷电灾害的重灾区,导致线路雷击的跳闸率远大于平原地区,线路通过的山区,受地形、地貌、地质、气流等多种因素的影响,因而在某些地段雷云容易形成,而且云层较低,往往会出现重复性雷击闪络。特别是向阳坡上、地势较高的山头,由于地面屏蔽作用改变,当线路沿着山坡和山头走向时,在山坡外侧和山头的雷击率增大,使雷击数增加很多。
1.2 10KV配电线路的绝缘水平低
广西农村10kV配网中,对于已在10kV线路上普遍使用的P-15T型针瓶,由于其绝缘距离较小,不能有效降低雷电流作用下的电场强度,也即耐雷水平小于S-210型瓷横担,从而增加了针瓶击穿的可能性。应当特别指出,针式瓷瓶在受到雷电间接击穿后,还不容易发觉,因为事故外瓶的闪络部位颜色是深褐色的,与针瓶本体颜色非常接近的缘故。由于部分针瓶当时的雷击闪络不足以造成线路永久性故障,一般线路开关会重合闸成功,不逐基登杆检查很难发现故障点,因此当时巡视检查一般汇报巡视无异常,而待下次小雨过后针瓶被击穿导致该条线路再次发生故障。
1.3大部分农村10KV线路未采取杆塔逐基接地
由于农村配电线路经常运行年限久远,设计时均未考虑雷区杆塔逐基接地,线路遭受雷击时雷电波陡度很大,不能及时通过杆塔接地降低陡度,提高线路耐雷水平。据线路运行资料分析,杆塔接地电阻在30Ω以下的,发生雷击闪络约占25% ,而未采取杆塔接地的雷击闪络率远超出50%。可见在雷区的杆塔逐基接地后,线路受雷发生闪络会大大减小。
1.4广西部分雷击区段还未加装避雷器
加装线路避雷器对于防止雷击跳闸是非常有效的措施,线路因在多雷区段加装了线路避雷器,在很大程度上避免了设备雷击、导线断线、瓷瓶击穿等雷害事故的发生。因春夏季雷电活动日益频繁,且无规律性,雷击地段逐渐扩大,部分新增加的易受雷击区段因未加装避雷器,导致线路雷击跳闸、变压器击毁事故频繁发生。
2、10KV配电线路雷击跳闸的预防与管理
2.1配电线路的设计应注重防雷
配电线路的防雷应从设计抓起,在设计线路时要考虑线路所处的地形、地貌等特点,有针对性采取相关的设计对策。在杆塔选型时,不能单纯套用一般通用设计,而应结合当地雷电活动特点及运行经验。
2.2 防止雷电各种形式的击穿
在山区地带的直击雷会特别偏高,可以在杆塔加装避雷针用以引雷。线路易遭受间接雷击的地方,可以装设避雷器用以引雷。同时要防雷电绕击措施,将雷电吸引到塔顶和避雷线上,但会使雷电反击的机率增大,所以在防止雷电绕击的同时,还要采取防止雷电反击的措施,才能降低雷击跳闸率。要减少反击闪络,应采取的措施:其一,可适当增加易受雷击段的绝缘水平,除增加绝缘子外,还包括及时更换零值绝缘子和及时清扫,提高沿面放电电压。其二,改善接地装置,降低冲击接地电阻,在高土壤电阻率的地方采用降阻剂,改善接地装置的形状。关于采用架空地线,10kV线路规程上不要求全线架设避雷线,即使架了避雷线,雷击于避雷线时,由于绝缘水平低也同样会反击闪络,但避雷线对间接雷击感应过电压的幅值可以减少30左右,故障跳闸率也可下降30左右,为此对多雷区易击段的10kV线路,增架一条避雷线(耦合地线)也是很好的措施。
2.3保持和加强线路绝缘
各电压等级的线路,保持其应有的绝缘水平是线路安全运行的基础,为此必须保持和加强各条线路绝缘性能。加强线路的巡视检查、改造老旧线路,加强线路绝缘,有利于提高线路绝缘子的闪络电压和线路的耐雷水平,降低雷击跳闸率。因此应加强绝缘子质量的全过程管理,以保证运行绝缘子质量的良好,及时更换运行的劣质绝缘子。对于瓷绝缘子,应定期进行清扫和零值检测,对个别雷电活动强烈跳闸频繁的杆塔,可适当增加绝缘子片数,提高绝缘水平;对于新架设的10kV线路,尽量用SQ-210加强型瓷横担,对旧线路要逐用瓷横担代替针瓶,瓷横担的绝缘距离比针瓶的绝缘距离大得多,可降低雷电流作用下的电场强度,从而降低瓷瓶击穿的可能性。
2.4降低地网的接地电阻
当地网接地电阻增大时,其耐雷水平呈指数规律下降,而雷击跳闸率则按指数规律上升,因此降低地网接地电阻有显著的防雷效果。为了实现有效的防雷,线路杆塔一般应逐杆接地,按规程要求,一般地区其接地电阻不大于10Ω,在土壤电阻率较高的山地也不宜大于25～30Ω。如杆塔及设备遇有高电阻率土壤,其接地电阻难以满足规程要求时,设计时应采取敷设延伸接地,延伸接地可增加地中散流,而且对导线也有耦合作用,减少雷电的反击几率;深埋接地极;填充电阻率较低的物质(换土法、降阻剂法、工业废渣填充法、污水引入)等方法。
2.5加装线路避雷器
在10kV配电网中已普遍采用了无间隙金属氧化物避雷器,当避雷器在正常工作电压下,流过避雷器的电流仅有微安级,当遭受过电压时,由于氧化锌电阻的非线性,流过避雷器的电流瞬间达数千安培,避雷器处于导通状态,释放过电压能量,从而有效地限制了过电压对配电设备的侵害。同时在配电变压器低压侧加装低压避雷器,能有效地防止雷电的反击,保护好配电变压器。为提高氧化锌避雷器的安全可靠运行,应建立健全避雷器台帐,做好氧化锌避雷器的预防性试验工作和轮换工作。
3、结束语
10kV配电线路覆盖面广,容易遭受雷击,所以电网线路防雷工作是线路工作的重中之重,配电线路遭受雷击闪络而跳闸的相关因素较多,生产运行单位应认真总结、统计、分析雷害故障原因及防雷措施的应用效果,结合线路历年运行经验和沿线地形、地貌、地质、地势,在逐步摸清或划定雷电易击点杆塔和多雷区段区域的基础上,因地制宜采取综合措施来减少雷击闪络的跳闸,并进行经济技术比较,为广西电网的安全可靠运行打下良好的基础。
参 考 文 献
[1] 胡毅.输电线路运行故障分析与防治[M].中国电力出版社,2007.
[2] 陈家斌.接地技术与接地装置[M]. 中国电力出版社,2006.
[3] 刘庆丰;输电线路不平衡张力分析和计算[J];电力自动化设备;2006年01期
[4] 赵海翔,王晓蓉;风电机组的雷击机理与防雷技术[J];电网技术;2003年07期
[5] 张禹芳;我国500kV输电线路风偏闪络分析[J];电网技术;2005年07期
[6] 陈水明,许伟,何金良;1000kV交流输电线路的工频暂态过电压研究[J];电网技术;2005年19期
[7] 于建龙;福建省输电线路防雷工作存在的问题与措施[J];高电压技术;2003年04期■
[关键词] 配电线路 广西 地网 输电线路
广西壮族自治区河池市位于北纬24.42,东经108.03,属亚热带季风气候区,山多地少。河池市夏长而炎热,热量丰富,雨量充沛。2010年6月以来,河池市气象台多次发布雷电橙色预警信号,提示金城江区周边乡村受雷电活动影响大且可能持续,出现雷电灾害事故可能性非常大。对于我们电力部门而言,10kV配电网络是广西农村重要的公用基础设施,它直接关系到广西农村的正常生产和人民群众日常生活的需要。及时有效地应用新技术、新设备准确判断、查找、处理10kV配电线路中最常见的单线接地故障,缩短停电时间,及时恢复供电就尤为关键。但由于雨季故障难以查找,有的线路要三天才查找到故障点,所以降低线路雷击的跳闸率才是重中之重。本文以预防为主,提出了相应的配电线路雷击跳闸的防治策略,借以抛砖引玉。
1、广西农村10KV配电线路的雷击跳闸原因分析
1.1 广西山多雷多使本地区配电线路易被雷击
在广西河池市农村,由于山多地少的局面,再加上广西本身就是雷电灾害的重灾区,导致线路雷击的跳闸率远大于平原地区,线路通过的山区,受地形、地貌、地质、气流等多种因素的影响,因而在某些地段雷云容易形成,而且云层较低,往往会出现重复性雷击闪络。特别是向阳坡上、地势较高的山头,由于地面屏蔽作用改变,当线路沿着山坡和山头走向时,在山坡外侧和山头的雷击率增大,使雷击数增加很多。
1.2 10KV配电线路的绝缘水平低
广西农村10kV配网中,对于已在10kV线路上普遍使用的P-15T型针瓶,由于其绝缘距离较小,不能有效降低雷电流作用下的电场强度,也即耐雷水平小于S-210型瓷横担,从而增加了针瓶击穿的可能性。应当特别指出,针式瓷瓶在受到雷电间接击穿后,还不容易发觉,因为事故外瓶的闪络部位颜色是深褐色的,与针瓶本体颜色非常接近的缘故。由于部分针瓶当时的雷击闪络不足以造成线路永久性故障,一般线路开关会重合闸成功,不逐基登杆检查很难发现故障点,因此当时巡视检查一般汇报巡视无异常,而待下次小雨过后针瓶被击穿导致该条线路再次发生故障。
1.3大部分农村10KV线路未采取杆塔逐基接地
由于农村配电线路经常运行年限久远,设计时均未考虑雷区杆塔逐基接地,线路遭受雷击时雷电波陡度很大,不能及时通过杆塔接地降低陡度,提高线路耐雷水平。据线路运行资料分析,杆塔接地电阻在30Ω以下的,发生雷击闪络约占25% ,而未采取杆塔接地的雷击闪络率远超出50%。可见在雷区的杆塔逐基接地后,线路受雷发生闪络会大大减小。
1.4广西部分雷击区段还未加装避雷器
加装线路避雷器对于防止雷击跳闸是非常有效的措施,线路因在多雷区段加装了线路避雷器,在很大程度上避免了设备雷击、导线断线、瓷瓶击穿等雷害事故的发生。因春夏季雷电活动日益频繁,且无规律性,雷击地段逐渐扩大,部分新增加的易受雷击区段因未加装避雷器,导致线路雷击跳闸、变压器击毁事故频繁发生。
2、10KV配电线路雷击跳闸的预防与管理
2.1配电线路的设计应注重防雷
配电线路的防雷应从设计抓起,在设计线路时要考虑线路所处的地形、地貌等特点,有针对性采取相关的设计对策。在杆塔选型时,不能单纯套用一般通用设计,而应结合当地雷电活动特点及运行经验。
2.2 防止雷电各种形式的击穿
在山区地带的直击雷会特别偏高,可以在杆塔加装避雷针用以引雷。线路易遭受间接雷击的地方,可以装设避雷器用以引雷。同时要防雷电绕击措施,将雷电吸引到塔顶和避雷线上,但会使雷电反击的机率增大,所以在防止雷电绕击的同时,还要采取防止雷电反击的措施,才能降低雷击跳闸率。要减少反击闪络,应采取的措施:其一,可适当增加易受雷击段的绝缘水平,除增加绝缘子外,还包括及时更换零值绝缘子和及时清扫,提高沿面放电电压。其二,改善接地装置,降低冲击接地电阻,在高土壤电阻率的地方采用降阻剂,改善接地装置的形状。关于采用架空地线,10kV线路规程上不要求全线架设避雷线,即使架了避雷线,雷击于避雷线时,由于绝缘水平低也同样会反击闪络,但避雷线对间接雷击感应过电压的幅值可以减少30左右,故障跳闸率也可下降30左右,为此对多雷区易击段的10kV线路,增架一条避雷线(耦合地线)也是很好的措施。
2.3保持和加强线路绝缘
各电压等级的线路,保持其应有的绝缘水平是线路安全运行的基础,为此必须保持和加强各条线路绝缘性能。加强线路的巡视检查、改造老旧线路,加强线路绝缘,有利于提高线路绝缘子的闪络电压和线路的耐雷水平,降低雷击跳闸率。因此应加强绝缘子质量的全过程管理,以保证运行绝缘子质量的良好,及时更换运行的劣质绝缘子。对于瓷绝缘子,应定期进行清扫和零值检测,对个别雷电活动强烈跳闸频繁的杆塔,可适当增加绝缘子片数,提高绝缘水平;对于新架设的10kV线路,尽量用SQ-210加强型瓷横担,对旧线路要逐用瓷横担代替针瓶,瓷横担的绝缘距离比针瓶的绝缘距离大得多,可降低雷电流作用下的电场强度,从而降低瓷瓶击穿的可能性。
2.4降低地网的接地电阻
当地网接地电阻增大时,其耐雷水平呈指数规律下降,而雷击跳闸率则按指数规律上升,因此降低地网接地电阻有显著的防雷效果。为了实现有效的防雷,线路杆塔一般应逐杆接地,按规程要求,一般地区其接地电阻不大于10Ω,在土壤电阻率较高的山地也不宜大于25～30Ω。如杆塔及设备遇有高电阻率土壤,其接地电阻难以满足规程要求时,设计时应采取敷设延伸接地,延伸接地可增加地中散流,而且对导线也有耦合作用,减少雷电的反击几率;深埋接地极;填充电阻率较低的物质(换土法、降阻剂法、工业废渣填充法、污水引入)等方法。
2.5加装线路避雷器
在10kV配电网中已普遍采用了无间隙金属氧化物避雷器,当避雷器在正常工作电压下,流过避雷器的电流仅有微安级,当遭受过电压时,由于氧化锌电阻的非线性,流过避雷器的电流瞬间达数千安培,避雷器处于导通状态,释放过电压能量,从而有效地限制了过电压对配电设备的侵害。同时在配电变压器低压侧加装低压避雷器,能有效地防止雷电的反击,保护好配电变压器。为提高氧化锌避雷器的安全可靠运行,应建立健全避雷器台帐,做好氧化锌避雷器的预防性试验工作和轮换工作。
3、结束语
10kV配电线路覆盖面广,容易遭受雷击,所以电网线路防雷工作是线路工作的重中之重,配电线路遭受雷击闪络而跳闸的相关因素较多,生产运行单位应认真总结、统计、分析雷害故障原因及防雷措施的应用效果,结合线路历年运行经验和沿线地形、地貌、地质、地势,在逐步摸清或划定雷电易击点杆塔和多雷区段区域的基础上,因地制宜采取综合措施来减少雷击闪络的跳闸,并进行经济技术比较,为广西电网的安全可靠运行打下良好的基础。
参 考 文 献
[1] 胡毅.输电线路运行故障分析与防治[M].中国电力出版社,2007.
[2] 陈家斌.接地技术与接地装置[M]. 中国电力出版社,2006.
[3] 刘庆丰;输电线路不平衡张力分析和计算[J];电力自动化设备;2006年01期
[4] 赵海翔,王晓蓉;风电机组的雷击机理与防雷技术[J];电网技术;2003年07期
[5] 张禹芳;我国500kV输电线路风偏闪络分析[J];电网技术;2005年07期
[6] 陈水明,许伟,何金良;1000kV交流输电线路的工频暂态过电压研究[J];电网技术;2005年19期
[7] 于建龙;福建省输电线路防雷工作存在的问题与措施[J];高电压技术;2003年04期■