10kV絕緣線路防雷擊措施

1、10kv絕緣線路防雷擊措施  芳村位于廣州郊區(qū)，隨著城市化的發(fā)展，由1996年開始，對地區(qū)內(nèi)的10kv架空導(dǎo)線逐步改換為符合gb12527、gb14049規(guī)定的絕緣導(dǎo)線，芳村地區(qū)絕大部分的架空導(dǎo)線，換為鋼芯鋁絞線聚乙烯絕緣架空線。在架空絕緣線推廣10多年來，其優(yōu)點(diǎn)是顯著的，隨著配電架空線路絕緣化率的提升，配電線路的供電可靠性不斷提升，線路的故障率下降；美化了城市景觀，減少樹木生長對架空線路運(yùn)行的危害；防止環(huán)境污穢對導(dǎo)線的直接影響；具有優(yōu)良的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。但是，在近幾年的運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)架空絕緣線存在遭受雷害多，導(dǎo)線容易進(jìn)水氧化等問題，由此引起斷線事故較多。從2004年至2006年8

2、月份，廣州芳村地區(qū)10kv架空絕緣導(dǎo)線受雷擊破壞統(tǒng)計(jì)見表1。 由表1的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看出，20042005年兩年里，發(fā)生雷擊事故引起的擊斷絕緣導(dǎo)線共8起，對雷擊后絕緣子爆裂、隔離開關(guān)引線被擊斷等事故5起，雷擊損壞變壓器1起。雷擊多發(fā)于每年的69月份的臺風(fēng)雷雨季節(jié)。而發(fā)生的雷擊事故集中在桃園f7、桃園f19兩路饋線共4起、芳村f62起、山村f284起、福沙f22起。1雷擊造成架空絕緣線路故障原因架空線路多次的雷擊事故的原因是多方面的，具體分析如下：氣候環(huán)境影響，由于廣州地區(qū)在北回歸線四周，夏季臺風(fēng)季節(jié)，雷電活動活躍，依據(jù)國家有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，北緯23°以南地區(qū)平均雷電日每年達(dá)80日，我國南端的雷

3、州半島及海南島，年平均雷電日達(dá)120130日。地理?xiàng)l件限制芳村地區(qū)的地形地貌，決定該地區(qū)是個多雷區(qū)。雷擊區(qū)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，假設(shè)地面土壤電阻率的分布不平均，在電阻率特別小的地區(qū)，雷擊率較大。具有不同電阻率的土壤交界地段常常發(fā)生雷擊，具體表現(xiàn)為河岸、低凹地區(qū)較易受雷擊；在曠野地區(qū)，即使建筑物不高，也容易受到雷擊。芳村地區(qū)受雷害較多的10kv線路為芳村f6、福沙f15、沖口f18、桃園f7、山村f5、山村f28，其中芳村f6線路屬電纜與架空線混合供電線路，主干線全長12.174km，有5.419km延花地河岸架設(shè)；沖口f18線路同樣屬電纜與架空線混合供電線路，主干線全長6.202km，延花地架設(shè)有1

4、.570km，兩處跨過花地河共0.162km；桃園f7與桃園f19同桿架設(shè)10.230km，以架空線為主的饋線，其中途經(jīng)空曠田野、延河岸共3.685km。山村f28為主干線，全長8.259km的架空線路，其中有4.999km線路與山村f5同桿架設(shè)，途經(jīng)農(nóng)田等空曠地區(qū)；福沙f15主干線全長5.07km，全線在空曠地區(qū)延河架設(shè)，四周是農(nóng)電和村屋；福沙f2與福沙f15同屬于一個供電區(qū)域，福沙f2全線為主干線，全長3.943km的架空線，比福沙f15線路短，但是發(fā)生雷擊事故卻比福沙f15線路多。直擊雷電流通過地表特別物的電阻入地散流。假如地電阻為10，一個30ka的雷電流將會使地網(wǎng)電位上升至300kv

5、。直擊雷放電的能量通過電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式向四周輻射，導(dǎo)致設(shè)備過電壓放電，這就是感應(yīng)雷。所以，感應(yīng)雷危害是大面積的，而且對一個電氣設(shè)備來說，比直擊雷更常碰到。有資料計(jì)算說明，當(dāng)雷擊電流為30ka斜角波，雷云高度為3km，導(dǎo)線高度為10m，擊中距末端匹配的500m長架空線路中點(diǎn)100m處地面時，線路上感應(yīng)電壓為150kv幅值的振蕩波。此波為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)共同作用的結(jié)果。 感應(yīng)過電壓的幅值ug與雷電主放電電流的幅值i成正比，與雷擊地面點(diǎn)至導(dǎo)線間距離s成反比，感應(yīng)過電壓的大小也與導(dǎo)線距地面的高度有關(guān)。導(dǎo)線距地面越近，感應(yīng)過電壓值越小，這是因?yàn)閷?dǎo)線對地電容與其距離成反比，距離大，電容小。感應(yīng)雷過

6、電壓的幅值可達(dá)300400kv，足以使6080cm空氣間隙擊穿，或使3個x-4.5型懸式絕緣子閃絡(luò)。目前依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制造的10kv架空絕緣導(dǎo)線，在一般狀況下其沖擊電壓耐受水平為93.8kv，故雷擊過電壓對35kv及以下線路都會引起閃絡(luò)。當(dāng)雷電發(fā)生，架空絕緣導(dǎo)線有雷電過電壓閃絡(luò)，瞬間電弧電流很大，但時間短，會把絕緣導(dǎo)線的絕緣層擊穿而暫時不會斷導(dǎo)線；但是在兩相或三相之間的閃絡(luò)形成金屬性短路通道，就會引起數(shù)千安培工頻續(xù)流，電弧瞬間能量驟增，由于絕緣層對電弧形成屏障，使電弧移動緩慢，工頻電弧集中在絕緣層的破壞點(diǎn)，使絕緣導(dǎo)線的電弧部分被固定，產(chǎn)生高溫，繼而燒斷絕緣導(dǎo)線。所以從表1中看到，雷擊后兩相或三相導(dǎo)線

7、同時燒斷的事故也時有發(fā)生。而從前使用裸導(dǎo)線，反而沒有頻繁出現(xiàn)雷電擊斷導(dǎo)線，是因?yàn)榘l(fā)生由雷電引起的過電壓閃絡(luò)，產(chǎn)生工頻續(xù)流時，電弧在電磁力的作用下，沿著裸導(dǎo)線移動，不致于集中在導(dǎo)線固定部位造成斷線。2架空絕緣導(dǎo)線的防雷措施做好對10kv架空絕緣線路的防雷措施，是做好運(yùn)行維護(hù)工作的重要保證，廣州荔灣供電局對架空絕緣線路的防雷采用的措施如下。由于架空絕緣導(dǎo)線具有種種不可替代的優(yōu)點(diǎn)，不可能因?yàn)橐自饫讚魯嗑€而不再使用架空絕緣導(dǎo)線。上文曾提到10kv架空線福沙f15與福沙f2的地理?xiàng)l件、供電區(qū)域都大致相同，福沙f15四周還有河道，本來受雷害比福沙f2要多，但實(shí)際的事故統(tǒng)計(jì)次數(shù)卻并非如此。原因是福沙f15靠

8、近河道和跨農(nóng)田的架空線，都安裝了接地避雷線，進(jìn)行屏蔽，避雷線將雷云對地放電，引向自身并泄放到大地，防止線路免遭直接雷擊。此外，一旦線路遭受雷電繞擊時，避雷線還會起分流耦合和屏蔽作用，使線路所受的沖擊波降低。避雷線可使電力線路上的雷電流減少近一半，同時它的屏蔽效應(yīng)，還可以降低電力線路上的雷電感應(yīng)電壓，減少架空線路和設(shè)備受損幾率。事實(shí)證實(shí)，在重要配電線路絕緣水平較低的狀況下，雖然架空避雷線容易受雷擊而造成反擊閃絡(luò)，并不能完全消除工頻續(xù)流燒斷架空絕緣導(dǎo)線的現(xiàn)象，但是安裝架空避雷線,還是可以防止直擊雷與感應(yīng)雷過電壓對絕緣導(dǎo)線的破壞。2006年3月在桃園f7與桃園f19的同桿架設(shè)線路上安裝避雷線，至20

9、06年11月，沒有發(fā)生雷擊破壞電氣設(shè)備事故。對10kv架空饋電線，荔灣供電局大多在柱上sf6斷路器兩側(cè)，配電變壓器一次側(cè)安裝避雷器，在架空絕緣線路上安裝避雷器防護(hù)雷擊過電壓，是當(dāng)今各地普遍采納的方法。避雷器是一種限制由輸配電線路傳來的雷電過電壓，或由操作引起的內(nèi)部過電壓的電氣設(shè)備。實(shí)質(zhì)上它是一種放電器，并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備四周線路上。當(dāng)電壓超過避雷器的啟動電壓時，避雷器馬上放電，限制了過電壓，從而保護(hù)了其它電氣設(shè)備免遭損傷。其作用可以汲取雷電放電能量和限制感應(yīng)過電壓。現(xiàn)多采納復(fù)合外套避雷器，該類型避雷器的雷電沖擊殘壓可達(dá)50kv，大電流沖擊耐受可達(dá)40ka。一般10kv線路遭受直擊雷的雷電流超過2

10、0ka。從日本九州電力公司提供有關(guān)數(shù)據(jù)可知，要消除雷擊事故，必須每基桿均安裝避雷器，當(dāng)避雷器密度增加，感應(yīng)過電壓也同時降低。該方法可以限制過電壓，汲取過電壓能量，以檔距50m計(jì)算，每基桿安裝三相避雷器的話，每km投資約1.8萬元，但是由于避雷器本身的制定局限和一定壽命，而且受到避雷器的質(zhì)量決定,安裝避雷器后不可能一勞永逸，還要投入一定的維護(hù)費(fèi)用，一旦改換或安裝時，受影響的停電范圍，涉及整條或大部分的架空線路，所以，目前沒有采用在10kv架空線全部安裝避雷器的方法，防止雷擊斷線的措施。由于避雷線和避雷器的推廣使用各有其限制性，從2005年底開始，嘗試架空絕緣導(dǎo)線采納線經(jīng)過電壓保護(hù)器。首先選取了有代表性的10kv沖口f18淡養(yǎng)支架空線路作試點(diǎn)，該線路分別在線路首、末端、跨河道兩端各安裝一組保護(hù)器，空曠地區(qū)每隔3基桿安裝一組，共安裝過電壓保護(hù)器9組，其中的4組安裝了動作計(jì)數(shù)器，當(dāng)過電壓保護(hù)器發(fā)生放電時會自動記數(shù)。安裝過電壓保護(hù)器后，2006年的夏季在汛期，臺風(fēng)接二連三地發(fā)生，但沒有出現(xiàn)雷擊斷線或破壞電氣設(shè)備事故，其中一臺動作