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10KV 架空线路防雷措施浅谈

作者:论文发表网 更新时间:2019-01-07 19:04:30
19.1K 一、雷电对架空线路的危害
作为一种自然现象,雷电产生的原因多种多样,并且存在着非常
频繁的发生频率,笔者所在地区每年 3 月-9 月是雷害严重季节,雷害
对供电线路产生不小的影响。10KV 架空线路由于受直击雷和感应雷
的影响会产生很高的电压,导致线路出现过电压的情况。雷击过电压
一般会比线路允许的电压高出很多,防雷措施缺失容易使雷电过电压
在绝缘薄弱点发生绝缘击穿,并在高达数千安培的工频续流的作用下
导致架空线路出现破损或者跳闸,严重时会损坏电力设备,引起不必
要的安全事故。笔者所在区域 2014 年故障跳闸 40 起,其中雷害造成
11 起,占比 27.5%;2015 年故障跳闸 30 起,其中雷害造成 4 起,占
比 13.3%;2016 年上半年故障 24 起,其中雷害造成 3 起,占比 12.5%。
雷击事件发生之后,不但会对人们的生产生活产生很大的影响,还会
造成一定的经济损失,因此应该重视防雷工作。
二、10kV 架空配电线路防雷原理
我们在对 10kV 架空配电线路开展防雷保护的过程中,主要采取
疏导与堵塞两种措施。其中疏导式防雷方式可以允许 10kV 架空配电
线路有一定的雷击跳闸率,以尽可能的减少雷击事故的发生。而 10kV
架空配电线路堵塞式防雷保护则主要是通过尽可能的提高 10kV 架空
配电线路承受雷击的能力,从而最大限度的避免 10kV 架空配电线路
在遭受雷击时发生故障,减少 10kV 架空配电线路的雷击跳闸率。在
10kV 架空配电线路防雷保护方式的选择上除需要考虑 10kV 架空配电
线路所处环境、雷击强度以及其他一些因素外,还要根据防雷保护的
技术与经济等多方面比较确定较为适宜的技术方案来实现对 10kV 架
空配电线路的防雷保护。10KV 架空线路上不同的防雷装置的效果和
保护范围不一样,但其原理基本相同。在线路绝缘薄弱点附近安装防
雷装置,在正常工作条件下防雷装置不承受持续工频续流,处于“休
息”状态。当 10KV 线路遭受雷击时,架空线路上传输的雷电过电压
超过一定数值时,防雷装置形成短路通道,雷击后的工频续流在防雷
装置的作用下释放到线路允许的范围内,保护了线路和设备又避免了
线路的跳闸。
三、10KV 架空线路防雷措施
(一)防雷装置的种类
目前,针对 10kV 架空配电线路的防雷产品有多种,有垂直双向
穿刺型防弧金具、金属氧化物避雷器、单双极放电间隙、多腔室吹弧
保护器、架空避雷线等[1]。大部分 10kV 架空配电线路防雷装置的安装
无需采用额外接地的措施以增强防雷效果,这是由于当 10kV 架空配
电线路遭受雷击时,防雷装置将变为导通元件以实现对于 10kV 架空
配电线路的保护。当防雷装置导通后,10kV 架空配电线路所承受的电
压主要为防雷装置两端的残存电压,从而可以最大限度的实现对于
10kV 架空配电线路的保护。
1、氧化锌避雷器
氧化锌避雷器是利用氧化锌良好的非线性伏安特性,使在正常工
作电压时流过避雷器的电流极小(微安或毫安级),当过电压作用时电
阻急剧下降,泄放过电压的能量,达到保护的效果。这种避雷器和传
统的避雷器的差异是它没有放电间隙,利用氧化锌的非线性特性起到
泄流和开断的作用。但氧化锌避雷器存在外部绝缘污闪,氧化锌阀片
老化,阀值下降等问题,需要定期维护或更换。
2、放电间隙
在靠近线路绝缘薄弱点位置导线和接地端分别安装放电间隙两
极,两者形成一个空气间隙。当在架空线路上传输的雷电过电压超过
一定数值时,空气间隙被超高电压击穿,在防雷装置的高压端和接地
端之间引起闪络,形成短路通道,接续的工频电弧便在燃弧臂上燃烧,
并将电压能量从导线上转移,由于雷电波的波头时间很短,雷电流波
头过后,空气间隙放电会在工频电流过零点时自动熄灭。但其依靠的
是自然灭弧,不能确保在线路保护动作前将电弧熄灭,不能保证线路
不跳闸。
3、多腔室吹弧式保护器
雷击产生的过电压在导线和多腔室线路保护器之间产生一个大电
弧,之后转化成大量小电弧,并由两个相邻电极之间的小灭弧室排出。
在电弧释放过程中产生的高压气体将小电弧吹至周围空气中,从而把
电弧熄灭,最大灭弧时间可少于 10 毫秒。其有释放能力强,保护范围
广,免维护、预期运行寿命长的特点。
4、架空避雷线
避雷线又称架空地线,架设在杆塔顶部的金属导线,并接地良好,
它能有效地将雷电的放电引入大地。架空避雷线在 10kV 架空配电线
路的防雷保护中有所使用,可以使得 10kV 架空绝缘线路的抗雷击效
果增强,能够使得架空绝缘线在遭受到雷击时不被雷击所损坏,具有
投资小、安装简易、无需维护等的特点,与避雷针特点相似。避雷线
还有电磁屏蔽作用,当线路附近雷云对地面放电时,可以降低在导线
上引起的雷电感应过电压但是。避雷线的应用需要从 10kV 架空配电
线路的周边环境入手进行充分、合理的考虑,确保防雷的有效性。
(二)防雷装置的选择
安装防雷装置的过程中,一般都是安装于 10kV 架空配电线路绝
缘子的负荷侧,对于双向供电或是环网供电的架空绝缘线路则将防雷
装置安装于供电方式的负荷侧 [2]。10kV 架空配电线路防雷装置的安装
位置应当安装在距离被保护的线路绝缘子附近并将防雷装置安装于
10kV 架空配电线路导线的正下方。可以通过在 10kV 架空配电线路的
全线线路上的每根杆塔上都安装防雷装置来提高 10kV 架空配电线路
的防雷水平,确保 10kV 架空配电线路中的绝缘子不被闪络击穿。
防雷装置的选择,除了要结合区域的网架结构,设备特点等因素
外,还要结合当地雷害发生的特点,对线路以及设备的破坏情况等进
行选型,还需要考虑经济性与经济效益,防雷装置的安装难度、使用
寿命,防雷装置的保护范围及引起的线路跳闸情况等进行选择。氧化
锌避雷器目前是性能比较稳定,性价比较高的防雷装置,适合安装的
主设备如配变、开关、电缆终端等位置,起到较好的作用,但其也有
保护范围小、自身故障等局限性和缺点。多腔室吹弧式保护器保护的
范围比较大,而且寿命长,灭弧能力高,能在线路保护动作前释放雷
电能量,但其价格较高,适宜安装在雷害频发地区。放电间隙的安装
适宜沿线多杆安装,能起到大面积、长距离保护的作用,但其释放雷
电能量的方式是通过击穿空气实现,在保护动作前不一定能完成,仍
然会引起线路跳闸,但能降低线路和设备受雷击损坏的机会。
(三)经消弧线圈接地防雷措施
目前,电力系统是中性点不接地、中性点经消弧线圈接地以及中
性点小电阻接地等方式。10kV 架空配电线路出现单相(下转第 5 页) 10KV 架空线路防雷措施浅谈
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