配網(wǎng)10kV架空線路綜合防雷措施探討

引言

10kV架空線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分。由于10kV配電線路的地理位置復(fù)雜,絕緣水平低,易遭受直擊雷和感應(yīng)雷而產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象,導(dǎo)致跳閘事故概率較高。10kV配電系統(tǒng)是電能分配的最后一級(jí),直接與用戶相連,再通過配電變壓器將電能分配到普通用戶中,其運(yùn)行安全穩(wěn)定性直接關(guān)系到電力用戶的用電可靠性。我國長期以來對(duì)輸電線路的關(guān)注要遠(yuǎn)高于配電線路,實(shí)際上配電線路與用戶的關(guān)聯(lián)更為直接和密切,這種線路的防雷保護(hù)是薄弱點(diǎn),同時(shí)也是提高電網(wǎng)供電可靠性的關(guān)鍵點(diǎn)。

1配網(wǎng)10kV架空線路防雷現(xiàn)狀

長期以來,我國在線路防雷保護(hù)方面更多沿用"事后修補(bǔ)"的管理理念和管理模式,實(shí)際運(yùn)行效果并不理想。我國防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及防雷計(jì)算也普遍缺乏適用的實(shí)測數(shù)據(jù)。由于雷電活動(dòng)受區(qū)域內(nèi)地貌地形、氣候因素影響十分顯著,各地域、季節(jié)的雷電災(zāi)害特征差異性很大,加上雷電活動(dòng)有較強(qiáng)的隨機(jī)性,使得傳統(tǒng)雷電參數(shù)取值方法具有明顯的局限性。

同時(shí),在原有防雷評(píng)估方法中,缺乏對(duì)不同線路段結(jié)構(gòu)、絕緣水平、地形地貌等特征的全面考慮,評(píng)估結(jié)果無法準(zhǔn)確反映線路遭受雷擊災(zāi)害后的跳閘風(fēng)險(xiǎn),且無法確定影響雷擊跳閘風(fēng)險(xiǎn)各因素所起的作用。實(shí)際參數(shù)的缺乏,使我國防雷措施在應(yīng)用過程中具有很大的盲目性,技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不高,難以發(fā)揮有效作用。因此,需綜合考慮各因素后采取有針對(duì)性的防雷技術(shù)。

經(jīng)過多年探索與實(shí)踐,配電網(wǎng)基本形成了有一定實(shí)用性的常規(guī)性防雷措施,如提高線路絕緣水平、減少接地電阻問題、加裝避雷器設(shè)備、架設(shè)避雷線路、安裝自動(dòng)重合裝置等。但配電網(wǎng)周圍環(huán)境復(fù)雜,容易受區(qū)域內(nèi)地形地貌、氣象條件等因素影響,單一或兩三種防雷措施無法有效降低雷擊跳閘率,需要綜合各種防雷因素,提出切實(shí)可行的綜合性防雷計(jì)劃。因此,綜合防雷、差異化防雷的理念也成為近期配網(wǎng)防雷研究的熱門方向。

2配網(wǎng)10kV架空線路綜合防雷措施的應(yīng)用

2.1完善技術(shù)理念

近階段,隨著雷電定位系統(tǒng)和監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展,我國防雷計(jì)算中所需各項(xiàng)參數(shù),如地閃密度、雷電日、雷電流幅值概率分布函數(shù)等,不再依賴于規(guī)程計(jì)算。雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測到的雷電參數(shù),為差異化防雷技術(shù)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。差異化防雷技術(shù),主要分為差異化參數(shù)收集、線路各部分防雷等級(jí)評(píng)估、差異化防雷措施制定V個(gè)部分。

2.2根據(jù)實(shí)際情況制定防雷措施

配電線路參數(shù)的差異性,主要體現(xiàn)在雷電參數(shù)變化、地形地貌影響、線路結(jié)構(gòu)差異和防雷措施制定等方面。當(dāng)前對(duì)地形地貌的確定,只有平原和山區(qū)之分,實(shí)際上線路桿塔所處地形復(fù)雜多變,在進(jìn)行防雷計(jì)算時(shí),應(yīng)充分考慮地形地貌對(duì)線路防雷性能的影響。

首先要根據(jù)區(qū)域內(nèi)配電線路的設(shè)計(jì)資料、避雷器參數(shù)等,建立線路仿真分析模型,對(duì)不同波形和幅值的雷電流,擊中導(dǎo)線、桿塔以及感應(yīng)雷擊情況下,傳輸特性及影響因素進(jìn)行仿真研究。然后分析接地電阻大小、避雷器設(shè)備安裝密度對(duì)傳輸特性的影響,根據(jù)區(qū)域內(nèi)地形特征、接地電阻、雷擊事故發(fā)生情況等的差異性,制定差異化防雷措施,并通過仿真計(jì)算分析,確定差異性防雷方案的防護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)性。

2.3綜合評(píng)估

技術(shù)人員要根據(jù)配電網(wǎng)差異性防雷中雷電分級(jí)的評(píng)估方法、雷擊跳閘率的計(jì)算方法的研究現(xiàn)狀,對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)估。對(duì)于分級(jí)評(píng)估方法,可以根據(jù)線路歷史故障及實(shí)際運(yùn)行情況,對(duì)雷擊跳閘率參考值進(jìn)行選取,然后對(duì)配電線路進(jìn)行等級(jí)評(píng)估。線路雷直擊導(dǎo)線和雷擊桿塔的跳閘率計(jì)算公式可參考國標(biāo)推薦公式,并根據(jù)各種地形擊桿率,對(duì)直擊雷和反擊雷進(jìn)行比例劃分。線路雷電感應(yīng)過電壓跳閘率可采用計(jì)算公式,區(qū)分雷擊大地和雷擊導(dǎo)線區(qū)域,然后進(jìn)行具體計(jì)算。

2.4采用綜合防雷方式

要對(duì)區(qū)域內(nèi)雷電參數(shù)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并對(duì)雷電流幅值概率分布函數(shù)進(jìn)行公式擬合。在雷電活動(dòng)集中期間,做好線路安全巡查工作,及時(shí)更換損壞的絕緣子或避雷器設(shè)備。安裝避雷器線路直擊耐雷水平與接地電阻關(guān)系如表1所示,當(dāng)線路安裝避雷器設(shè)備時(shí),雷電流可通過避雷器設(shè)備和接地電阻流入大地,而不會(huì)向相鄰桿塔進(jìn)行傳播,在保護(hù)本塔絕緣子的情況下,還可以保護(hù)相鄰桿塔絕緣子。此時(shí)接地電阻大小會(huì)影響避雷器設(shè)備的防護(hù)效果,電阻越大,避雷器設(shè)備的分流效果越差。因此在雷電活動(dòng)較為頻繁的地區(qū),需要考慮降低桿塔或接地電阻,以提高線路的防雷性能。

當(dāng)發(fā)生雷擊導(dǎo)線問題時(shí),電流會(huì)從雷擊點(diǎn)向?qū)Ь€兩側(cè)進(jìn)行傳播,當(dāng)發(fā)生雷擊桿塔問題時(shí),接地電阻同樣會(huì)影響線路的防雷水平和避雷器設(shè)備分流效果。在防雷過程中,不安裝線路避雷器設(shè)備時(shí),線路跳閘率最高。安裝避雷器但桿塔不另設(shè)接地時(shí),每四基安裝一組避雷器和線路不安裝避雷器的防雷效果類似,因此只有提高避雷器設(shè)備安裝密度,才能有效降低雷擊跳閘率。當(dāng)安裝線路避雷器且桿塔另設(shè)接地時(shí),每四基安裝一組避雷器,即可起到很好的防護(hù)效果。但降低接地電阻的經(jīng)濟(jì)投入較高,因此需要綜合考慮接地電阻和避雷器安裝密度后,制定差異化防治方案,在保證降低雷擊跳閘率基礎(chǔ)上,可以最大限度降低建設(shè)成本。

3結(jié)語

綜上所述,配電網(wǎng)防雷需要綜合各因素制定差異化防雷措施,提高線路耐雷性能,減少經(jīng)濟(jì)投入。鑒于配電網(wǎng)防雷的特殊性,差異化防雷需要實(shí)現(xiàn)技術(shù)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)投入的最優(yōu)化,對(duì)于落雷較為集中且雷擊故障頻發(fā)的區(qū)域建議全部安裝避雷器,無需另做接地處理,以減少經(jīng)濟(jì)投入:對(duì)于山頂、跨谷、臺(tái)變區(qū)等特殊地理位置,需安裝避雷器單獨(dú)保護(hù):對(duì)于雷電活動(dòng)不強(qiáng)且地勢(shì)較為平坦的地區(qū),無需采取防雷保護(hù)措施。