论文部分内容阅读
中图分类号: U665 文献标识码: A
在目前的配电网实际运行中,由于配电网存在无避雷线,线路绝缘水平低,大量采用柱式瓷绝缘子,设备散布在农村空旷地带等特点,容易遭受雷害的侵害。在雷电不频繁的时间段可满足正常运行要求,但一旦遭遇不利的气候条件,容易造成大范围的停电故障与设备损坏,严重影响线路的安全稳定运行。由于绝缘导线具有的绝缘与防腐的种种有点,可显著减少因风雨、树障引起的相间接地故障,目前配网架空线路的绝缘化率目前也已显著提升,而绝缘导线带来的雷击断线事故也不断频发。提高配电网线路,特别是架空绝缘线路的防雷水平,已经成为配电网运行领域一个突出亟待解决的问题。
一、雷电的危害形式与的雷击造成绝缘线断线的原理
对配电线路形成危害的雷击过电压主要有两种形式:
1、直击雷。
直击雷电过电压是雷直击配电线路时产生的过电压,流入的电流、产生的电压都极其巨大。一般主要是对配电线路的导体,以及混凝土电杆、架空地线等所有配电线路构成物的落雷。
2、感应雷。
感应雷电过电压是当配电线路附近的树木和构筑物等遭受落雷时,放电电流引起的线路附近的电磁场急剧变化而产生的过电压。以广播电视为例,可将雷放电电路看作电波发射天线,将配电线路看作接收天线。
研究表明,引起架空绝缘导线断线的主要原因是雷电感应过电压的破坏,雷电感应过电压会使绝缘导线绝缘薄弱处形成击穿孔,当发生两相或三相闪络时形成金属性短路通道,从而产生高达数千安的工频续流,当电弧集中在某一点不能滑动,最终导致导线烧断。在某种因素下绝缘层的某处绝缘遭受损坏形成针孔。针孔的出现显著降低了该处导线的绝缘水平,当工频续流或泄漏电流发展到一定程度时在该处产生稳定的工频电弧。此时针孔附近的介质会阻凝电弧的移动,使弧根停留在破坏点处燃烧,接触电阻产生的热应力将引起导线局部破坏,继而引起断线或保护装置动作。由此可见,在工频续流形成之前导线绝缘层已出现局部损坏,造成这一损坏的因素绝大多数情况下是雷电过电压。
二、配电网防雷技术与应用现状
10 kV 配电线路目前采用的防雷措施主要有加装线路避雷器、穿刺型防雷金具,加装屏蔽分流线等措施。从线路可靠稳运行的角度出发,主要选择加装避雷器和采用保护间隙。
2.1 线路型无间隙金属氧化物避雷器
将无串联间隙氧化锌避雷器直接与导线相连,利用避雷器电阻优异的伏安特性保护绝缘子,与带串联间隙型相比具有吸收冲击能量可靠,无放电延时的优点。同时,为防止避雷器本身故障对线路运行的影响,目前新装设的避雷器均要求加装热爆式故障脱离器,带脱离装置的避雷器通过脱离器与接地相连。脱离装置由脱离器、绝缘底座等组成。避雷器正常运行时,通过雷电流和操作过电压电流,脱离器均不动作;在避雷器发生故障时,工频电流通过脱离器,脱离装置能够可靠动作,使损坏的避雷器自 动与接地体脱离,保证不因避雷器故障导致线路出线单相接地,绝缘底座保持避雷器与接地有足够的绝缘距离。
2.2 可调式保护间隙
可调式保护间隙是由2个金属极构成的一种防雷保护装置。其中 1 个球型电极固定在导线上与带电导线相接,另1个球型电极与杆塔的横担相连。2个电极之间保持规定的间隙距离,间隙距离可根据需求进行调节。保护间隙的工作原理,是通过绝缘子旁边并联一对金属电极间隙距离小于绝缘子结构。正常运行时,并联间隙可以均匀工频电场。雷击发生后,在绝缘子上产生较高的雷电冲击过电压,由于并联间隙的雷电放电电压低于绝缘子串的放电电压,保护间隙先放电,连续的工频电弧在电动力和热应力作用下离开绝缘线,在间隙电极之间燃烧并向外发展,保护导线产生工频电流烧损,进而防止了雷击断线。
2.3 其他辅助防雷保护措施
除了上述主要防雷措施以外,还需要增加部分措施以提高其经济性。在笔者本地的实践中,主要措施为装设屏蔽分流地线与降低接地电阻。
2.4 防雷措施在运行工作中的运用
在实际运行中,一般根据历年的雷击统计数据,确定雷击频发区域与频发线路。对雷害严重的区域,一般采用装设线路避雷器,对抗直击雷与感应雷,对特别严重的区域,通过增加屏蔽分流线,降低设备接地电阻水平,进一步减轻感应雷对线路的冲击。对雷害较轻的区域,通过装设保护间隙,降低线路防雷成本,提高线路经济性,通过耐张处线路剥皮,装设避雷器,对容易发生雷击断线的薄弱点重点防御,提高线路防雷能力。
在户外柱上变压器的防雷措施上,采取高低壓侧均安装避雷器,限制由高、低压侧传入的雷电过电压;将避雷器接地端的接地线与配电变压器的外壳相连,避免雷电流在接地电阻上的压降与避雷器残压叠加共同作用在变压器的主绝缘上,避雷器接地端,低压绕组中性点与变压器外壳三点共同接地的方式,提高变压器的防雷能力。
三、结语
对于配电网的防雷建设,其防雷措施的有效性直接影响了配电网运行的可靠性,而其经济性又对配电网的建设造价起重要影响。为此,有必要结合各地区的实际运行经验,对防雷措施进行适应性的优化与调整。而配电网的防雷保护是一个系统工程,在提高设备防雷能力的同时,还需要运行人员提高管理水平,不断优化雷雨季配网运行水平,保护定值的调整等工作,需要我们不断的研究雷害的特点,不断探索,采用灵活、有效的解决措施,降低雷击事故对配电线路造成的危害。
在目前的配电网实际运行中,由于配电网存在无避雷线,线路绝缘水平低,大量采用柱式瓷绝缘子,设备散布在农村空旷地带等特点,容易遭受雷害的侵害。在雷电不频繁的时间段可满足正常运行要求,但一旦遭遇不利的气候条件,容易造成大范围的停电故障与设备损坏,严重影响线路的安全稳定运行。由于绝缘导线具有的绝缘与防腐的种种有点,可显著减少因风雨、树障引起的相间接地故障,目前配网架空线路的绝缘化率目前也已显著提升,而绝缘导线带来的雷击断线事故也不断频发。提高配电网线路,特别是架空绝缘线路的防雷水平,已经成为配电网运行领域一个突出亟待解决的问题。
一、雷电的危害形式与的雷击造成绝缘线断线的原理
对配电线路形成危害的雷击过电压主要有两种形式:
1、直击雷。
直击雷电过电压是雷直击配电线路时产生的过电压,流入的电流、产生的电压都极其巨大。一般主要是对配电线路的导体,以及混凝土电杆、架空地线等所有配电线路构成物的落雷。
2、感应雷。
感应雷电过电压是当配电线路附近的树木和构筑物等遭受落雷时,放电电流引起的线路附近的电磁场急剧变化而产生的过电压。以广播电视为例,可将雷放电电路看作电波发射天线,将配电线路看作接收天线。
研究表明,引起架空绝缘导线断线的主要原因是雷电感应过电压的破坏,雷电感应过电压会使绝缘导线绝缘薄弱处形成击穿孔,当发生两相或三相闪络时形成金属性短路通道,从而产生高达数千安的工频续流,当电弧集中在某一点不能滑动,最终导致导线烧断。在某种因素下绝缘层的某处绝缘遭受损坏形成针孔。针孔的出现显著降低了该处导线的绝缘水平,当工频续流或泄漏电流发展到一定程度时在该处产生稳定的工频电弧。此时针孔附近的介质会阻凝电弧的移动,使弧根停留在破坏点处燃烧,接触电阻产生的热应力将引起导线局部破坏,继而引起断线或保护装置动作。由此可见,在工频续流形成之前导线绝缘层已出现局部损坏,造成这一损坏的因素绝大多数情况下是雷电过电压。
二、配电网防雷技术与应用现状
10 kV 配电线路目前采用的防雷措施主要有加装线路避雷器、穿刺型防雷金具,加装屏蔽分流线等措施。从线路可靠稳运行的角度出发,主要选择加装避雷器和采用保护间隙。
2.1 线路型无间隙金属氧化物避雷器
将无串联间隙氧化锌避雷器直接与导线相连,利用避雷器电阻优异的伏安特性保护绝缘子,与带串联间隙型相比具有吸收冲击能量可靠,无放电延时的优点。同时,为防止避雷器本身故障对线路运行的影响,目前新装设的避雷器均要求加装热爆式故障脱离器,带脱离装置的避雷器通过脱离器与接地相连。脱离装置由脱离器、绝缘底座等组成。避雷器正常运行时,通过雷电流和操作过电压电流,脱离器均不动作;在避雷器发生故障时,工频电流通过脱离器,脱离装置能够可靠动作,使损坏的避雷器自 动与接地体脱离,保证不因避雷器故障导致线路出线单相接地,绝缘底座保持避雷器与接地有足够的绝缘距离。
2.2 可调式保护间隙
可调式保护间隙是由2个金属极构成的一种防雷保护装置。其中 1 个球型电极固定在导线上与带电导线相接,另1个球型电极与杆塔的横担相连。2个电极之间保持规定的间隙距离,间隙距离可根据需求进行调节。保护间隙的工作原理,是通过绝缘子旁边并联一对金属电极间隙距离小于绝缘子结构。正常运行时,并联间隙可以均匀工频电场。雷击发生后,在绝缘子上产生较高的雷电冲击过电压,由于并联间隙的雷电放电电压低于绝缘子串的放电电压,保护间隙先放电,连续的工频电弧在电动力和热应力作用下离开绝缘线,在间隙电极之间燃烧并向外发展,保护导线产生工频电流烧损,进而防止了雷击断线。
2.3 其他辅助防雷保护措施
除了上述主要防雷措施以外,还需要增加部分措施以提高其经济性。在笔者本地的实践中,主要措施为装设屏蔽分流地线与降低接地电阻。
2.4 防雷措施在运行工作中的运用
在实际运行中,一般根据历年的雷击统计数据,确定雷击频发区域与频发线路。对雷害严重的区域,一般采用装设线路避雷器,对抗直击雷与感应雷,对特别严重的区域,通过增加屏蔽分流线,降低设备接地电阻水平,进一步减轻感应雷对线路的冲击。对雷害较轻的区域,通过装设保护间隙,降低线路防雷成本,提高线路经济性,通过耐张处线路剥皮,装设避雷器,对容易发生雷击断线的薄弱点重点防御,提高线路防雷能力。
在户外柱上变压器的防雷措施上,采取高低壓侧均安装避雷器,限制由高、低压侧传入的雷电过电压;将避雷器接地端的接地线与配电变压器的外壳相连,避免雷电流在接地电阻上的压降与避雷器残压叠加共同作用在变压器的主绝缘上,避雷器接地端,低压绕组中性点与变压器外壳三点共同接地的方式,提高变压器的防雷能力。
三、结语
对于配电网的防雷建设,其防雷措施的有效性直接影响了配电网运行的可靠性,而其经济性又对配电网的建设造价起重要影响。为此,有必要结合各地区的实际运行经验,对防雷措施进行适应性的优化与调整。而配电网的防雷保护是一个系统工程,在提高设备防雷能力的同时,还需要运行人员提高管理水平,不断优化雷雨季配网运行水平,保护定值的调整等工作,需要我们不断的研究雷害的特点,不断探索,采用灵活、有效的解决措施,降低雷击事故对配电线路造成的危害。