
基于差异化防雷技术在配电网中的研究与应用.doc
5页基于差异化防雷技术在配电网中的研宄与应用贺春茂鲍成墩陈蕴迪周海峰(国网苍南县供电公司浙江温州325802)摘要:木文通过对典型地形配电网雷击故障原因的分析,提出了针对不同地 形采取的差异化防雷技术策略,并结合苍南配电线路走廊地貌、地质条件制定了 多套只有不同特点的防雷改造优化方案,以减少配电设备雷击损坏率,提高配电 网供电可靠性,确保配电网的安全运行关键词:配电网,差异化,防雷,策略一、 引言根据苍南配电网故障分类统计,2012年至2013年间苍南县雷暴H中同期发 牛.配电线路跳闸的概率高达75%,且在雷电活动时,柱上断路器、瓷瓶、避雷器、 配变、架空导线等设备遭到损坏占45%,雷击故障居高不下,对电网的安全可靠 运行带来巨大挑战,严重危害了配电线路供电可靠性和电网安全为解决这一长 期困扰的配网运行难题,苍南县供电公司组织精干力量成立防雷技术课题组,主 要针对全县丘陵山地、平原、沿江、近海等不同地形开展基于差异化的防雷措施 研究、应用试点工作二、 配电网防雷现状分析苍南县陆域面积1261平方公里,山海相接,地形多样,以丘陵、山地为主 约占65%苍南雷害频繁,一年中雷暴H占比突出,且雷暴时间长、覆盖面广。
防雷技术课题组通过对全县雷害数据进行专项监测,收集了不同地形雷电活动数 据及配电网设备雷击损坏情况从数据分析得出:苍南配电网雷害故障主要有跳 闸、瓷瓶击穿、断线、配变烧毁、柱上开关烧毁等类型,尤其是线路跳闸、瓷瓶 击穿、断线最多其中线路雷击跳闸的原因主要是感应雷造成,而植被茂密的山 地或处在山腰地段的配电设备最容易遭受感应雷,位于丘陵地形的柱上开关接地 电阻较高,其遭雷击的概率也成倍提高而位于高地的配电设备(如瓷瓶、线路)最容易遭受直击雷,甚至引起断线 其中雷击导致的断线故障大多发生在绝缘架空导线,绝缘导线的雷击断线特性与 裸导线的情况相比冇明显的不同在直击雷或感应雷作用于裸导线引起绝缘子闪 络吋,接续的工频短路电弧弧根在电磁力的作用下沿导线表面不断滑移,不会集 中在某一点灼烧,因此不会严重烧伤导线;而绝缘导线则不同,雷电过电压引起 绝缘子闪络并击穿导线绝缘层吋,被击穿的绝缘层呈一针孔状,接续的工频短路 电流电弧受周围绝缘的阻隔,弧根只能在针孔处燃烧,在极短的吋间内导线就会 被整齐的烧断而绝缘导线施工过程中剥皮安装的地方,没奋进行很好的绝缘恢 复形成了积水的地方,也是容易受雷击断线的隐患点。
三、基于差异化防雷技术策略的应用(一) 在山区使用耦合地线提升配电线路耐雷水平耦合地线一般在输电线路上使用,考虑到苍南山区地形中较多数线路存在人 量的树木毛竹,以及在山腰地形地带,遭遇感座雷导致线路跳闸的概率极高,且 往往没有形成故障点,给跳闸后故障查找带来巨大工作量为解决这一难题,课 题组提出在山区山腰地带和毛竹树木旺盛的通道架设耦合地线,即在最低导线下 1米处架设耦合地线,使其与上方导线形成耦合作用,降低感应雷过电压提高耐 雷水平在苍南县的桥墩、矾山、马站、望里四个片区选择了 8条10千伏线路 进行施工安装,共计27个线段91档耦合地线二) 多种措施降低位于丘陵地带配网设备接地电阻位于苍南县的桥墩、矾山、马站、钱库等区域较多地形的土质为砂砾石土质, 土壤电阻率高配变台区的接地电阻很人一部分超过50欧姆,最高其至达到200 欧姆,接地电阻偏高使配网设备的整体抗雷水平大幅降低在以前,也曾实施了 一些常规的防雷改善措施,如增图1耦合地线的安装加接地极扩大接地体范围,在台区地下埋入碳,加入降阻剂等,但收效甚微 主要是因为土质存在人量砂砾石,本身土壤电阻率高、接地极与土壤接触面积小, 无法将雷电流很好得导入大地。
针对这一土质特点,为降低土壤电阻率,一方面我们选用了一种铜覆钢接地 体替换掉原来的普通镀锌角铁,其基体为钢材外表覆上99.9%纯度的无氧铜,导 电率大幅提升,可达到40%以上,传输频率大于1.67MHZ,而且铜层与钢材进行 原子级结合,在土壤中抗腐蚀性能极强,铜的流失率仅为0.0045MM/N铜覆钢 接地体的使用大幅提升了雷电流引入能力;另一方面我们在台区土壤中加入一种 高渗透、树脂凝胶状的GEM型高分子配变台区降阻抗腐溶剂和埋入低电阻率M 型配变台区降阻接地模块由此在接地体周围形成-个变化平缓的低电阻区域 低电阻率M型配变台区降阻接地模块以导电非金属材料为主接地材料,它由导 电性、稳定性好的非金属材料、电解质、保湿吸湿剂和防腐金属电极芯组成模 块埋入土壤中后,与土壤紧密接触,大幅度地扩大了接地体的散流面积,有效地 降低了接地电阻通过这一措施共改善了 65个配变台区和38台真空开关的接地 电阻图2施工现场(三) 采用新型防雷支柱绝缘子、金具减少断线和瓷瓶击穿故障苍南县存在部分位于高海拔的配电设备,由于处于高海拔、高雷暴的山巅, 瓷瓶击穿和雷击断线的故障每年都冇发生为解决这一问题,课题组在这些地方 试点安装了 326只新型带引弧棒的防雷支柱绝缘子以及防弧金具,提升瓷瓶绝缘 性能,当遭受雷击时,引弧棒和上下金属脚之间放电,使续流工频电弧移动到引 弧棒上烧灼,从而保护绝缘导线以及瓷瓶不受损伤。
保护瓷瓶本体不被雷击四) 采用新型避雷器提高耐雷水平和故障巡视效率目前,10kV线路避雷器普遍选用复合绝缘子材料的氧化锌避雷器,根据多 年故障情况,该类避雷器防雷效果不是很理想,而且在击穿后外观只呈现细微小 孔,给故障设备查找带来很大难度为改变这一局面,我们在台区、柱上歼关等 地方试点安装了 69组脱扣型避雷器,一旦受雷击击穿时或自身运行故障吋,苏 脱扣部件将会迅速脱开,将故障本体与电网隔离,确保电网的正常运行因故障后可形成明显的故障脱落,便于杆下发现,有效提高了避雷器故障查找效率 针对苍南县平原区域的配电设备受包装、印刷等污染问题日渐突出,主要是导线、瓷瓶上积满棉絮,长此以往在悬式瓷瓶形成污秽积蓄,降低爬距,雷电天 气极易造成闪络为此,我们在望里镇、宜山镇等平原区域线路更换了近200 只防污绝缘子还安装30组线路避雷器,提高平原区域线路的耐雷水平五)充分利用信息自动化手段提高雷击点的査找能力 苍南县山区线路占比较高,且多为线路长、支线多,通道地形存在水田、高山、丘陵、林区、河滩、居住区等,十分复杂一旦发生雷击跳闸后,故障查找 十分困难,使停电时间延长,桥墩、矾山、马站等山区区域尤为明显。
每次发生 故障跳闸,故障查找十分耗时且闲难配电线路监测系统建设后,奋效解决 了这一问题通过在支线首基杆、树木毛竹通道两端、雷击故障高发线段等位置 安装智能故障指示器,共计100组在发生短路与接地故障吋,可由故障指示器 数据终端传冋故障信息,后台系统研判后定位出故障线段,大大缩减了故障查找 范围,有效提升了故障修复效率四、结论10kV配电网防雷保护是一个系统工程,课题组通过长效分析机制,按照不同 地段、不同雷区、不同设备及线路重要性因地制宜,采取差异化防雷技术策略, 试点应用以来,位于山区、高海拔、平原的配电线路跳闸率较同期分别下降了 72.4%、46%、45.8%,效果显著,得到了属地政府和人民群众的好评,树立了良 好的供电企业形象,为进一步提升配电网防雷水平奠定的坚实基础(表1)表1参考文献[1】王敬春,罗军,吕诗月,降低配电线路雷击断线和跳闸率的防护措施[几高电压技术,2008(12):2958-2962;[2】张利庭.雷电对配电网安全运行的影响及防范研究[D],杭州:浙江大学,2008;[3】严玉捧,钟建灵,朱正国等.线路绝缘子性能及运行情况分析[儿电瓷避雷器,2007(4), 12 -16;[4]陈维江/沈海滨,陈秀娟等.10kV配电网架空绝缘导线雷击断线防护[」].电 网技术,2007(11):35-37;[5】胡浩军.浅析雷电对输电线路的影响及防范[」],中国电力教育,2009, (S2); [6】李景禄,吴维宁,杨廷方等,配电网防雷保护的分析与研究[」].高电压技术,2004, 30 (4) :58-59.[7】胡毅,王力弄,郑传广等.10 kV线路防雷击及污闪的绝缘塔头和横担[j].高 电压技术,2007, 33 (12) :108-110作者简介贺春茂(1980年2月),工程师,主要研究方向为输配电网技术。












