配电网防雷技术分析及措施
【摘要】随着灾害天气的增多,雷电对油田配电线路影响越来越严重。本文针对我厂配电线路防雷现状、雷击故障机理,以及目前配电线路防雷措施的有效性等方面进行分析,并提出了具体的解决措施,从而达到降低线路故障率,提高线路抗灾能力的目的。
【关键词】配电线路;防雷技术;分析及措施
1、杏北配电线路防雷现状及雷击故障机理
1.1线路防雷现状
目前油田配电网采用6kV电压供电,绝缘水平相对较低,线间距离小,一旦遭受直击雷,就很容易跳闸;对配电网的防雷,过去都将重点放在变台及开关上,对配电线路没有引起重视,运行规程也没有具体规定;采取重合闸和消弧线圈能起到雷击后恢复供电的作用,但若雷击后击碎瓷瓶引起多相接地短路或断线就无济于事;一部分防雷设施在20年以上,老化严重;防雷接地装置丢失严重,每年接地装置被盗都在150次以上;受地质条件影响,一些接地装置接地电阻达不到运行标准。
1.2雷击故障机理
1.2.1配电网雷电过电压闪络,亦即大气压或高于大气压中大电流放电,为电弧放电形式。
1.2.2雷电过电压闪络时,瞬间电弧电流很大、但时间很短。当雷电过电压闪络,特别是在两相或三相(不一定是在同一电杆上)之间闪络而形成金属性短路通道,引起数千安培工频续流,电弧能量将骤增,从而击穿电气设备。
2、杏北配电线路基本数据分析
2.1配电线路的绝缘水平,P15绝缘子的冲击绝缘水平为115kV,P20绝缘子冲击绝缘水平为145KV。
2.2雷电过电压的基本数据,直击雷过电压,最高可达4000kV,一般情况下,只要是直击雷,10kV配电绝缘子都会闪络放电。如果在40m之外落雷,即使是较小的雷击电流(20kA)P15绝缘子也会闪络,而雷电流有时可高达100~200kA,所以配电线路常常在感应雷过电压下引起绝缘子击穿或闪络。
2.3故障形式:当感应雷过电压超过配电线路冲击绝缘水平时,如超过不多且其中一相绝缘水平稍低时,可能只发生单相闪络,并保护另外两相不闪络,因为一相闪络后就等于该相接地。
当三相绝缘子水平基本一致,过电压又超出绝缘子冲击水平较多时(如30%以上)则可造成二相或三相同时闪络,如该处离变电站近,短路电流较大,可将导线烧断。
3、油田配电线路防雷措施的有效性分析
配电线路不能套用高压输电线路的防雷措施,还是由于其绝缘水平太低,下面对一些具体措施进行分析。
3.1用避雷针来引开雷击,使配电线路导线免遭雷击的方法也不适应,因为如前所述保证线路在感应雷过电压下不闪络,此类设备必须放在离线路100米外,而100米外又保护不到线路。
3.2使用避雷器(有间隙或无间隙),避雷器放电时可泄放雷电荷,且又很快能恢复绝缘,线路不会跳闸,这当然是很好的,但需要保证泄放顺利,必须保证接地电阻尽可能小,目前无间隙MOA避雷器5KA下残压为50kV,相当于冲击电阻10Ω,若接地装置冲击电阻为5Ω,在5kA下地网电位为25kV,两者相加,则可达75kV,对P15绝缘子不构成闪络威胁,其裕度还不小,所以避雷器接地装置的工频接地电阻不得大于10Ω,尽可能降到5Ω左右为宜,为降低冲击系数,接地装置宜围绕杆(塔)敷设为闭合环形,并设1-2个垂直接地极。
现在的问题是:避雷器的保护范围有多远?避雷器的保护范围实际上不好确定,因为它与雷电波的陡度,导线的波阻抗等参数有关,有关专家称只能保护相邻的两基(共三基),即300m左右,再远就保护不了,那么配电线路避雷器如果按感应雷过电压考虑,因其波头较缓,范围可大一些,今年加大架空配电线路防雷改造工作,对雷击频繁动作的线路进行改造,在10条线路上安装了20组线路避雷器,还对变台开关等加装500组接地装置,确保接地电阻值小于10Ω。
随着氧化锌阀片的技术性能提高,氧化锌避雷器优良的保护性能已被人们接受,近年来广泛地应用于电气设备过电压保护。
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