10k V架空絕緣導(dǎo)線雷擊事故的技術(shù)分析及防止措施

1.鄭州先鋒電氣有限責(zé)任公司 張宏杰 趙云峰 2.鄭州隆四方電力設(shè)計(jì)有限公司 張麗潔

10k V架空絕緣導(dǎo)線雷擊事故的技術(shù)分析及防止措施

1.鄭州先鋒電氣有限責(zé)任公司 張宏杰 趙云峰 2.鄭州隆四方電力設(shè)計(jì)有限公司 張麗潔

本文對(duì)防止配電線路架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的技術(shù)措施和裝置進(jìn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性比較,提出在鞏義市配電線路上應(yīng)用線路過電壓保護(hù)器,可以有效防止架空絕緣線發(fā)生雷擊斷線、絕緣子擊穿事故和降低雷擊導(dǎo)致線路開關(guān)跳閘的概率,且安裝方便、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較好。

絕緣配電線路雷擊事故防雷技術(shù)過電壓保護(hù)器

目前鞏義市供電公司10kV架空配電線路上,已廣泛地應(yīng)用了絕緣導(dǎo)線。可以說,配電網(wǎng)架空導(dǎo)線的絕緣化,已是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。但是近年來絕緣線路發(fā)生雷擊斷線和絕緣子擊穿事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)量呈不斷上升趨勢(shì),并隨著絕緣導(dǎo)線線路長(zhǎng)度增加而急劇上升,已成為嚴(yán)重威脅配電網(wǎng)線路安全運(yùn)行的主要根源。

一、雷擊斷線與跳閘機(jī)理

1.電弧放電規(guī)律。(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。(2)雷電過電壓閃絡(luò)時(shí),瞬間電弧電流很大、但時(shí)間很短。(3)當(dāng)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。

2.架空絕緣導(dǎo)線斷線。當(dāng)雷擊架空絕緣線路產(chǎn)生巨大雷電過電壓,當(dāng)它超過導(dǎo)線絕緣層的耐壓水平時(shí)(一般大于139KV)就會(huì)沿導(dǎo)線尋找電場(chǎng)最薄弱點(diǎn)將導(dǎo)線的絕緣層擊穿(通常在絕緣子兩端30公分范圍內(nèi)),形成針孔大小的擊穿點(diǎn),然后對(duì)絕緣子沿面放電形成閃絡(luò),最后工頻電弧向絕緣子根部的金屬發(fā)展后形成金屬性短路通道,工頻電弧固定在一點(diǎn)燃燒后熔斷導(dǎo)線。

3.架空裸導(dǎo)線的斷線率低但跳閘事故頻繁。當(dāng)雷擊架空裸導(dǎo)線產(chǎn)生巨大雷電過電壓時(shí),就會(huì)沿導(dǎo)線尋找電場(chǎng)最薄弱點(diǎn)的絕緣子沿面放電形成閃絡(luò),最后工頻電弧向絕緣子根部的金屬發(fā)展后形成金屬性短路通道,引發(fā)線路跳閘事故。

二、防止雷擊斷線與跳閘事故的技術(shù)措施

1.架空避雷線。在空曠地區(qū)同桿架設(shè)架空避雷線對(duì)配電架空絕緣線路進(jìn)行屏蔽保護(hù),架空絕緣線上的感應(yīng)電壓將降低(1-k)倍,k為避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)乘以沖擊系數(shù)。缺點(diǎn):(1)投資成本大。(2)雷擊架空避雷線后容易造成反擊閃絡(luò),仍然可能引發(fā)工頻續(xù)流熔斷絕緣導(dǎo)線。

2.氧化鋅避雷器。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(hù)性能已被人們接受,近年來廣泛地應(yīng)用于電氣設(shè)備過電壓保護(hù)。缺點(diǎn):(1)保護(hù)范圍較小,只能夠保護(hù)附近的電氣設(shè)備免受雷害。(2)長(zhǎng)期承受運(yùn)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(huì)造成長(zhǎng)接地。

3.放電絕緣子。也稱鉗位絕緣子。即在絕緣導(dǎo)線固定處剝離絕緣層,加裝特殊設(shè)計(jì)的金屬線夾。當(dāng)雷電閃絡(luò)引發(fā)工頻續(xù)流時(shí),工頻續(xù)流在該金屬線夾上燃弧直至線路跳閘以熄滅工頻續(xù)流,從而避免燒傷絕緣子和熔斷絕緣導(dǎo)線。缺點(diǎn):安裝時(shí)必須破開絕緣層,可能導(dǎo)致導(dǎo)線進(jìn)水,引起導(dǎo)線嚴(yán)重電化學(xué)腐蝕。

4.限流消弧角。該裝置利用放電線夾刺穿絕緣導(dǎo)線的絕緣層,形成對(duì)氧化鋅限流元件的尖端放電間隙,當(dāng)線路出現(xiàn)雷電過電壓時(shí),尖端間隙首先放電,雷電流經(jīng)氧化鋅限流元件釋放,而工頻續(xù)流則被氧化鋅限流元件截?cái)?從而防止架空絕緣線路雷擊斷線事故的發(fā)生。缺點(diǎn):保護(hù)范圍小;安裝時(shí)必須破開絕緣層,可能導(dǎo)致導(dǎo)線進(jìn)水,引起導(dǎo)線嚴(yán)重電化學(xué)腐蝕。

5.保護(hù)間隙。保護(hù)間隙將電弧拉長(zhǎng),使電網(wǎng)電壓不能維持電弧燃燒,是一種最簡(jiǎn)單的滅弧裝置。缺點(diǎn): (1)間隙不能切斷雷電流之后的工頻短路電流,必須借助于自動(dòng)重合閘配合來切斷電弧。(2)間隙電壓擾動(dòng)將影響電能質(zhì)量。(3)間隙放電可能導(dǎo)致線圈形式的設(shè)備陡波擊穿。

6.架空線路過電壓保護(hù)器。架空線路過電壓保護(hù)器采用限流消弧角的工作原理,它是由非線性電阻限流元件(氧化鋅閥片)串聯(lián)放電間隙組成,安裝在線路絕緣子上。簡(jiǎn)單的說它的滅弧原理是通過與絕緣子串聯(lián)間隙的引流環(huán)、氧化鋅非線性電阻限流元件的合理配合,在雷電過電壓的作用下通流動(dòng)作,釋放雷電過電壓能量,有效限制雷電過電壓。線路過電壓保護(hù)器的優(yōu)缺點(diǎn):缺點(diǎn):(1)投資較大;(2)桿上設(shè)備數(shù)量增加; (3)需要安裝接地裝置。優(yōu)點(diǎn):(1)安裝方便,不需更換絕緣子,也不需更改原有線路設(shè)計(jì);(2)它的滅弧原理是通過限流元件快速切斷工頻續(xù)流,有效限制雷電過電壓,不需斷路器跳閘滅弧,不會(huì)造成供電中斷或影響供電質(zhì)量;(3)不需破開導(dǎo)線絕緣層,無需解決導(dǎo)線密封防水問題,不會(huì)影響導(dǎo)線機(jī)械拉伸性能和使用壽命; (4)不承受工頻電壓,線路損耗低,使用壽命長(zhǎng)免維護(hù); (5)串聯(lián)間隙的隔離效果可避免故障時(shí)形成單相死接地,也不影響線路的安全運(yùn)行。

三、線路過電壓保護(hù)器的應(yīng)用效果

在2006年,鞏義市供電公司選擇在大峪溝紅旗二礦架空線路中試用雷泰電力的絕緣線路過電壓保護(hù)器,一年未發(fā)生雷擊斷線事故,之后在110kV杜溝變電站雙回路10kV架空出線、110kV桑林變電站4回路10kV架空出線、110kV凱旋變電站4回路10kV架空出線、110kV康站園區(qū)變電站5回路10kV架空出線、110kV官莊變電站1回路10kV架空絕緣出線、邢村礦10kV架空線路、鞏義市福朝高新有限公司10kV架空線路、涉村上莊礦雙回路10kV架空線路,大峪溝礦綜合井10kV架空線路中廣泛采用絕緣線路過電壓保護(hù)器,取得顯著效果,有效的減少雷擊事故的發(fā)生,提高供電可靠性。

四、結(jié)論

鞏義供電公司在架空絕緣線路上應(yīng)用線路過電壓保護(hù)器的運(yùn)行結(jié)果表明:應(yīng)用線路過電壓保護(hù)器能夠有效截?cái)喙ゎl續(xù)流、限制雷電過電壓;保護(hù)器動(dòng)作時(shí),工頻續(xù)流立即中斷,斷路器不跳閘,供電不會(huì)中斷;不承受工頻電壓,免維護(hù)。線路過電壓保護(hù)器可以有效防止架空絕緣導(dǎo)線發(fā)生雷擊斷線事故和降低雷擊導(dǎo)致線路開關(guān)跳閘概率,并且安裝方便,技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較好。對(duì)于10kV系統(tǒng),建議安裝密度控制在200m～300m之間,并要求電桿接地電阻不大于10歐,與1kV以下設(shè)備共用的接地裝置接地電阻不大于4歐。雷雨期后,應(yīng)對(duì)安裝有線路過電壓保護(hù)器的線路進(jìn)行巡視,發(fā)現(xiàn)線路過電壓保護(hù)器出現(xiàn)異常情況應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換。

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