固定外串聯(lián)間隙避雷器在10kV架空線路上的應(yīng)用研究

引言

根據(jù)2011一2015年廣東電網(wǎng)地閃密度分布情況,廣東電網(wǎng)95%以上地區(qū)屬于強(qiáng)雷區(qū)和多雷區(qū)。江門臺(tái)山市深井鎮(zhèn)位于臺(tái)山市西南方,距離海岸線30km,10kV線路在夏季常受臺(tái)風(fēng)吹襲,雷暴等強(qiáng)對(duì)流天氣多發(fā),屬于多雷區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2016年度深井鎮(zhèn)10kV那扶線受雷擊影響導(dǎo)致跳閘4次,急需提高線路防雷能力。在廣東電網(wǎng)公司推行防雷標(biāo)準(zhǔn)的趨勢下,主要的防雷裝備是具有使用壽命長、無需維護(hù)、不用設(shè)置專用地網(wǎng)安裝等特點(diǎn)的固定外串聯(lián)間隙氧化物避雷器。2017年我們對(duì)深井鎮(zhèn)10kV那扶線選用的固定外串聯(lián)間隙避雷器進(jìn)行了防雷改造。

本文主要對(duì)固定外串聯(lián)間隙避雷器在10kV線路中的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行研究,分析了該避雷器的防雷效果及存在的問題,并提出了應(yīng)用要求及改進(jìn)建議。

1外串聯(lián)間隙避雷器原理及配置要求

1.1固定外串聯(lián)間隙避雷器原理

固定外串聯(lián)間隙避雷器由避雷器本體和固定外串聯(lián)間隙組成,外串聯(lián)間隙一端接10kV線路,一端接避雷器高壓端。該避雷器的主要工作原理是當(dāng)導(dǎo)線上的雷電過電壓幅值超過串聯(lián)間隙放電電壓后,間隙擊穿,避雷器本體進(jìn)入低阻抗導(dǎo)通狀態(tài),起到限制避雷器殘壓的作用,雷電沖擊過后,系統(tǒng)工作電壓加在避雷器本體上,本體瞬間恢復(fù)到高阻抗阻斷狀態(tài),工頻續(xù)流被抑制在很小的范圍內(nèi)無法建弧,串聯(lián)間隙絕緣性能迅速恢復(fù),避雷器和線路恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài),如圖1所示。

1.2固定外串聯(lián)間隙避雷器配置及接地要求

1.2.1配置要求

中壓架空絕緣導(dǎo)線防雷裝置應(yīng)選用固定外串聯(lián)間隙避雷器（帶穿刺線夾）,強(qiáng)雷區(qū)、多雷區(qū)和中雷區(qū)應(yīng)每基安裝一組,少雷區(qū)無需安裝。臺(tái)架變壓器及柱上開關(guān)防雷裝置應(yīng)選用無間隙金屬氧化物避雷器。臺(tái)架變高低壓側(cè)均需配置無間隙避雷器,前后各一基桿塔配置固定外串聯(lián)間隙避雷器,柱上開關(guān)兩側(cè)均需配置無間隙避雷器,前后各一基桿塔配置固定外串聯(lián)間隙避雷器。配變臺(tái)架高、低壓側(cè)均須安裝無間隙避雷器,且高壓避雷器接地端、低壓避雷器接地端、配電變壓器低壓繞組中性點(diǎn)和外殼,須采取四點(diǎn)聯(lián)合接地方式。配置原則如表1所示。

1.2.2接地要求

配置固定外串聯(lián)間隙避雷器的桿塔原則上可利用鋼筋混凝土電桿或鐵塔的自然接地作為防雷接地,無需設(shè)置專門接地。接地電阻大于30Q的桿塔應(yīng)設(shè)置專門接地(可使用簡易接地裝置）。

210kV線路安裝應(yīng)用情況及效果

2.110kV線路應(yīng)用情況

深井鎮(zhèn)10kV那扶線全線為架空線路,主線路長達(dá)21km,支線共54km,配變90臺(tái),容量9000kVA。該線路有5處跨越山區(qū),線路供電范圍大且位于多雷區(qū),歷年來受雷擊引起的故障較多。為有效降低雷擊引起的線路跳閘,提高線路防雷性能,我們選取了10kV那扶線作為防雷改造試點(diǎn)。防雷改造主要措施是安裝固定外串聯(lián)間隙避雷器,按照固定外串聯(lián)間隙避雷器配置要求,每兩基桿配置一組,臺(tái)架、柱上開關(guān)前后各配置一組,如果臺(tái)架電桿是終端桿,則在前一基桿配置一組,全線共安裝固定外串聯(lián)間隙避雷器約400組。

2.2防雷效果分析

防雷改造后,主要從以下兩個(gè)方面開展防雷效果檢驗(yàn):一是比較改造前后線路受雷擊影響跳閘情況:二是通過觀察統(tǒng)計(jì)避雷器的計(jì)數(shù)器雷擊次數(shù),檢查避雷器有無動(dòng)作,并將雷擊動(dòng)作次數(shù)與跳閘次數(shù)進(jìn)行比較,檢驗(yàn)有效防雷次數(shù)。

防雷改造于2017年4月完成,而雷擊一般發(fā)生在5月一10月份夏秋季,通過比較2016一2018年線路雷擊跳閘情況,能夠較清晰地檢驗(yàn)防雷改造的效果。2016一2018年線路雷擊跳閘情況如圖2所示。

從圖2中可以看出,在進(jìn)行防雷改造后,10kV那扶線因雷擊跳閘次數(shù)較2016年有明顯下降,防雷效果較好。

固定外串聯(lián)間隙避雷器每兩組配置有雷電計(jì)數(shù)器,如圖3所示。當(dāng)避雷器有雷電流經(jīng)過時(shí),計(jì)數(shù)器動(dòng)作記錄一次,通過觀察統(tǒng)計(jì)避雷器雷電計(jì)數(shù)器動(dòng)作次數(shù),即可了解線路是否曾經(jīng)遭受雷擊以及避雷器的動(dòng)作情況。

圖3固定外串聯(lián)間隙避雷器雷擊計(jì)數(shù)器

由于裝設(shè)的固定外串聯(lián)間隙避雷器數(shù)量較多,我們選取了主線路#1～#136桿作為研究對(duì)象,統(tǒng)計(jì)避雷器雷電計(jì)數(shù)器的動(dòng)作情況,如表2所示。

從表2中可以看出,部分計(jì)數(shù)器能有效記錄雷擊動(dòng)作次數(shù),且動(dòng)作次數(shù)比線路跳閘次數(shù)多,證明避雷器能有效疏導(dǎo)雷擊電流,減少線路跳閘。

2.3存在問題分析

防雷改造完成后,固定外串聯(lián)間隙避雷器運(yùn)行差不多2年,在日常運(yùn)行維護(hù)過程中逐漸發(fā)現(xiàn)該避雷器存在以下問題:

(1）因施工安裝工藝問題,個(gè)別避雷器外串聯(lián)間隙與10kV線路之間的引線與其他帶電部位存在帶電距離不足引起相間短路的問題,如圖4所示,B相導(dǎo)線過橋引線與A相避雷器支架座頂部距離不足,多次放電。

（2）外串聯(lián)間隙由復(fù)合外套絕緣子支撐,因外串聯(lián)間隙在正常運(yùn)行時(shí)承受10kV電壓,在雷電流作用下承受雷電壓,在強(qiáng)雷電壓作用下存在發(fā)生雷擊擊穿的隱患,當(dāng)絕緣子擊穿后會(huì)造成線路接地,且固定外串聯(lián)間隙避雷器安裝位置與導(dǎo)線同一高度,絕緣子擊穿不一定發(fā)生明顯的裂紋,運(yùn)維人員故障巡視時(shí)較難發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn),不利于快速排查故障快速復(fù)電。

（3）雷電計(jì)數(shù)器位于避雷器下端,距離地面高度較高,運(yùn)維人員在電桿下方難以清晰觀察到雷擊次數(shù),在線路帶電時(shí)要借助無人機(jī)拍攝才能觀察,或者線路停電后登桿觀察。

圖4固定外串聯(lián)間隙避雷器安裝隱患圖

3結(jié)語

固定外串聯(lián)間隙避雷器在10kV線路防雷中效果顯著,經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證能夠有效減少雷擊對(duì)線路的影響,是一種有效的防雷措施。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),要注意做好安裝過程的管控,確保避雷器安裝到位,與其他帶電部位保持足夠距離。另外,固定外串聯(lián)間隙避雷器支撐底座由復(fù)合外套橡膠構(gòu)成,存在擊穿的安全隱患:雷電計(jì)數(shù)器安裝位置高,不方便運(yùn)維人員觀察等問題仍需避雷器設(shè)計(jì)者逐步加以改進(jìn)。