配电架空线路综合防雷措施研究

XX地区配电架空线路综合防雷措施研究摘要：雷击引起配电线路跳闸故障的事件日益增多，为研究配电线路防雷的有效措施，分 析雷电的危害来源，以及其对配电架空线路的影响。针对XX端州北岭山地区lOkv微波 支线频繁出现雷击跳闸故障的情况，综合考虑各项防雷描施后，提出完善防雷接地网、 更换复合材料的避雷器和绝缘子、加装可调保护间隙和智能快速真空断路器的综合防雷 措施。利用降阻剂对防雳接地网进行完善改造，通过对可调保护间隙长度的讣算，得岀 最优参数，并考虑现场实际环境和线路运行状况的情况，整定断路器保护设置。所得结 果表明，该综合措施可有效降低该地区配电架空线路雷击跳闸故障的概率，具有良好的 保护效果。关键词：配电架空线中综合防雷措施 . 刖旨近年来，山于环境条件的不断恶化，雷击引起配电线路跳闸故障的事件日益增多， 不仅影响配电设备的正常运行，而且极大影响了供电可靠性。XX地区以喀斯特地貌为主, 配电线路多数架设在山坡之上，容易遭受雷击。雳击跳闸故障是XX配电线路最主要的故 障原因。本文针对XX端州北岭山地区10kV配电架空线路频繁岀现雷击跳闸故障进行研 究，采取完善防雷接地网、加装可调保护间隙和智能快速真空断路器的综合防雳措施， 有效配电架空线路雷击跳闸的概率。1雷电的危害来源1.1直击雷雷电直接击在建筑物或电气设备上，将产生电效应、热效应和机械效应，当效应能 量很大时，则会产生较大的破坏作用。雷电电压很高，可达数百万伏乃至更高的冲击电 压，导致发电机、电力变压器等电气设备绝缘的毁坏，进而可能造成短路故障。需电流 很大，雷电主放电电流可达数十万安，该数十万安的电流通过导体，瞬间内转换出大量 热能，造成爆炸。当雷电流流入地下，会在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地 电压，导致接触电压或跨步电压的触电危险。1.2感应雷雷电放电时，在附近导体上产生静电感应和电磁感应。雷击后巨大的雷电流在周围 空间产生瞬变的强磁场，该强磁场能在邻近导体上感应出很高的电压。当雷云接近地面, 在架空线路凸出物顶部感应大量电荷，其值最大可达500kV, 旦主放电发生，放电通 道中的正、负电荷迅速中和，架空线路或导电凸物上的感应电荷将转换成强烈的高电压 冲击波，击穿数十厘米的空气间隙，这使金属物之间也会产生火花放电，引起燃烧或爆 炸。这对于电压等级较低、绝缘水平不高的配电线路是非常危险的。2配电线路运行现状2.1 XX地区落雷情况XX地处咚西山区，雷电活动强烈，历年平均落雷次数比全省平均水平高31.73%。根 据广东电网雷电定位系统统计，近年来，XX地区每年落雷数均有较大幅度递增，2012年 落雷数16.3万多次，2013年落雷数21.2万多次，2014年截至7月落雷数已达28.7万多 次，超过2013年全年的落雷总数。2.2 10kV微波支线运行现状端州辖区10kV配网线路中，受雷害最为严重的当属北岭山地区一带线路。以10kV 微波支线为例，线路地处XX北岭将军山，线路总长2.18km,为LGJ-70架空裸导线，1993 年投运至今，供应北岭微波发射站负荷，属重要用户。全线共架设9基铁塔，采取35kV 线路杆塔标准建造，#3、#4、#6、#8、#9塔共5基为耐张塔，#1、#2、#5、#7塔共4基 为直线塔，铁塔最高架设在海拔730米，塔间档距最长达586米。由于9基杆塔全部为 35kV杆塔，杆塔顶部超高线路2米，可充当避雷针，因此线路遭受直击雷的可能性不大, 故障主要受感应雷影响。表1 10kV微波支线杆塔明细表杆 号杆塔 名称杆塔 型号档距（米）绝缘子杆塔 地形备注数量型号10kV微汎1之支线10801直线DJ-10. 53P-15山岗出线16702直线DJ1-1812X2X-4.5水田12503耐张DJ1-1812X2X-4.5山地40004耐张DJ1-186FXB-10/70山地42405耐张ZG2-246FXB-10/70山地13206耐张DJ1-1212X2X-4.5山地14107直线ZS2-2412X2X-4.5山地58608耐张DJ1-1812X2X-4.5山地9709耐张SJ3-103X2X-4.5山地接电缆10kV微波支线位于山坡多雷地带，加上线路残旧、海拔高.档距大、线径小。每当 雷雨天气，都会发生雷击造成线路跳闸故障。据统计，2012年全年10kV微波支线因雷 击造成线路站端故障跳闸8次。2013年1月至6月期间，10kV微波支线因雷击造成线路 站端故障跳闸次数更达11次，对配网供电可靠性和稳定性带来了严重危害。3综合防雷改造情况3.1完善防雷接地网由于杆塔主要建立在山坡上，在对10kV微波支线 每基杆塔的接地网进行接地电阻检测时发现，该地区土 壤电阻很高，大多数防雷接地网不合格。考虑该段线路 为经消弧线圈接地系统，杆塔接地电阻要求满足RW30Q。为增强杆塔的防雷能力，对土壤添加了降阻剂，并对部分地网进行了改造，使得杆 塔接地电阻满足要求。3.2更换绝缘子10kV微波支线运行时间较长，多数绝缘子老化严重，部分绝缘子存在沿面闪络的现 象。为提高线路的绝缘水平，选择安装电气和机械性能较优的复合绝缘子15套。3.3安装避雷器10kV微波支线杆塔档距较大，不适合加装避雳线以及耦合地线，采取安装避雷器， 以及加装放电间隙的防雷措施。采用复合材质的避雷器与绝缘子并联安装，当线路遭受 雷击时，雷电产生的过电压使避雷器击穿，雷电流通过避雷器流入大地，避免绝缘子发 生闪络现象，有效保护了线路。3.4加装可调保护间隙可调保护间隙构造简单，维护方便，雷电能量通过间隙释放，显著改善线路雷击断 线和避雷器损毁的状况。山于北岭将军山区雷击雷电流较大（平均值达2300A）,为有效 释放雷电流，采取了在微波支线铁塔安装可调保护间隙的方案。根据试验数据讣算得到 P20型绝缘子的30%雷电冲击电压下，可调保护间隙间距调整为D二85. 8mm,使得电弧放电 路径均在保护间隙的电极之间，然后自然熄灭。有效减少雷击造成绝缘子闪络损坏、炸 裂，减少导线断线导致的永久性故障，提高开关的重合成功率。3.5安装智能快速真空断路器为避免因支线故障造成全线跳闸的情况，在微波 支线#01塔安装带自动重合功能的智能快速真空断路 器，以自愈瞬时性故障和隔离永久性故障。同时，在感应雷电流产生时，快速断开线路电源, 避免工频续流在残旧线路持续燃弧导致断线。综合10kV微波支线线路状况、地形地貌、雷电活动等因素过流电流定值200A过流保护定值0.3S重合闸次数2次考虑，保护整定如下： 速断电流定值300A 速断保护时间0S 重合闸时间60S （固定）4防雷改造效果表2 10kV微波支线改造前后故障情况对比分析线路名称故障统计时间段线路故障情况改造前2012年全年线路故障、站端开关跳闸8次2013年1月-6月线路故障、站端开关跳闸11次综合防雷改造 实施2013年7月改造后2013年7月2014年8月支线开关跳闸25次重合成功21次重合闭锁，手动合闸3次经过防雷改造后，2013年7月至今10kV微波支线没有发生1起架空线路断线故障,站端开关没有因10kV微波支线故障跳闸，支线真空断路器动作25次，重合成功21次, 重合成功率达84%,重合闭锁后手动合闸恢复3次。通过对10kV微波支线进行综合防雷改造，累汁减少停电时户数达5960个，减少用户平均停电时间4. 7小时，有效提高供电可靠性。5结语雷击是导致10kV配电线路故障的重要原因之一。根据线路的实际情况，确定有效的 防雷方式，充分考虑线路的雷电活动情况、地形地貌等条件，因地制宜，采取合理的防 雷措施，如完善防雷接地网、更换复合材料的避雷器和绝缘子、加装可调保护间隙和智 能快速真空断路器的综合防雷措施，有效提升了配电线路的安全运行，确保架空线路的 防雷水平，为日后其它架空线路防雷改造提供了参考和依据。参考文献：1 张要强，张帆.采用线路型避雷器提高35kV输电线路的耐雳水平J.绝缘材料，2008, 41(1)： 3336.2 李景禄.高电压技术M.北京：水利水电出版社，2008.3 张全元.变电运行现场技术问答M.北京：中国电力出版社，2013.4 李天友.配电线路M.北京：中国电力出版社，2006.5