10kV配電線路防雷設(shè)備的選擇與應(yīng)用

引言

近年來我國對于配網(wǎng)防雷技術(shù)的研究不斷加大,出現(xiàn)了各種新型防雷措施,其應(yīng)用條件、環(huán)境各不相同,但各地配網(wǎng)在防雷設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用中沒有根據(jù)自身實(shí)際情況進(jìn)行選擇,導(dǎo)致防雷效果大打折扣。因此,本文結(jié)合珠江三角洲地區(qū)的配網(wǎng)設(shè)備狀況,分析目前各配網(wǎng)設(shè)備使用的防雷措施及存在的問題,通過合理選擇相應(yīng)的防雷措施及應(yīng)用新型防雷設(shè)備,進(jìn)一步提升配網(wǎng)的綜合防雷水平。

110kV配電設(shè)備的防雷現(xiàn)狀

1.110kV配網(wǎng)防雷措施及存在的問題

為防止雷電波入侵變壓器導(dǎo)致絕緣損壞,普遍做法是在配變的高、低壓側(cè)分別安裝避雷器,通過避雷器動作時(shí)的限壓作用保護(hù)配變絕緣免遭雷擊損壞。在沒有安裝低壓避雷器時(shí),低壓繞組出線相當(dāng)于通過線路波阻抗接地,低壓繞組在中性點(diǎn)過電壓作用下會產(chǎn)生電流,并產(chǎn)生磁通,在電磁耦合作用下,在高壓繞組中感應(yīng)出高電壓,危及繞組的安全運(yùn)行,此過程稱為逆變換。與逆變換相反,雷電波由變壓器低壓側(cè)入侵,低壓繞組上的電流通過電磁耦合作用在高壓側(cè)產(chǎn)生過電壓,稱為正變換。雷擊過程中配變逆變換產(chǎn)生的過電壓危害大于正變換產(chǎn)生的過電壓。在配變的高低壓側(cè)都安裝避雷器能有效抑制正變換過電壓的幅值,并在一定程度上降低逆變換過電壓。但是,對于強(qiáng)度、陡度都較大的雷電波作用下產(chǎn)生的逆變換過電壓,通過在高、低壓側(cè)安裝避雷器還難以完全消除危害。1.2架空導(dǎo)線的防雷措施現(xiàn)狀及存在的問題

金屬氧化物避雷器屬于閥式避雷器,其保護(hù)作用主要靠間隙和閥片的相互配合完成,但其保護(hù)范圍非常有限,僅對緊靠其安裝的桿塔設(shè)備有較好的保護(hù)效果:當(dāng)雷電流能量較大,超過避雷器承受能力時(shí),避雷器被擊穿,由于沒有間隙隔離,往往造成永久接地故障,反而影響電力供應(yīng)。此外,避雷器一般裝在桿塔上,發(fā)生內(nèi)部擊穿時(shí),巡視人員較難通過外觀判斷避雷器故障,加大了故障點(diǎn)的查找難度。

1.3電纜線路的防雷措施現(xiàn)狀及存在的問題

在電纜終端頭安裝性能優(yōu)良的氧化鋅避雷器是降低電纜雷擊故障的有效方法。而電纜中間頭作為電纜線路防雷的薄弱點(diǎn),無法像終端頭一樣通過安裝避雷器進(jìn)行防雷保護(hù)。如何保護(hù)電纜中間頭免遭雷電波侵害,是提高電纜耐雷水平的關(guān)鍵。

210kV配電線路防雷措施的差異化選擇

2.1防雷變壓器的使用

2.1.1Yzn11聯(lián)結(jié)防雷變壓器

防雷變壓器的設(shè)計(jì)原理是在繞組中串入方向相反的繞

組,利用反向繞組抵消正、逆變換過電壓。以目前廣泛采用的Yzn11防雷變壓器為例,其高壓繞組連接成Y形,低壓側(cè)每個(gè)芯柱的繞組由兩部分組成,其匝數(shù)相同,反向串聯(lián)組成。無論雷電流多大,總磁通保持為零,有效消除了正、逆變換過電壓。

2.1.2附加防雷繞組的防雷變壓器

附加防雷繞組變壓器設(shè)置有一組獨(dú)立的反向繞組,變壓器正常運(yùn)行狀態(tài)下,閉合器斷開,防雷繞組處于開路狀態(tài),當(dāng)變壓器繞組有雷電波入侵時(shí),防雷繞組導(dǎo)通投入運(yùn)行,防雷繞組在鐵芯上產(chǎn)生的磁通與低壓繞組產(chǎn)生的磁通相互抵消,抑制正、逆變換過電壓。

2.1.3避雷器內(nèi)藏于變壓器內(nèi)

將氧化鋅避雷器裝在變壓器內(nèi)部,減小了避雷器連接引線的長度,降低了引線在雷電沖擊電流作用下的壓降,避雷器免受高溫、雨淋、污穢等因素影響。此外,避雷器浸泡在變壓器油中,能通過油循環(huán)散熱,大大改善了避雷器散熱條件,減緩了避雷器老化過程,延長了使用壽命。

2.1.4防雷方案的選擇與應(yīng)用原則

防雷變壓器的應(yīng)用應(yīng)考慮負(fù)荷特點(diǎn)、投資水平、配變損耗等因素進(jìn)行差異化選擇。其中,Yzn11聯(lián)結(jié)防雷變壓器適用于負(fù)載率低、雷害嚴(yán)重的地區(qū):附加防雷繞組變壓器適用于投資水平高、負(fù)荷集中、雷害嚴(yán)重的地區(qū):避雷器內(nèi)藏于變壓器內(nèi)適用于氣候惡劣、污穢嚴(yán)重的地區(qū)。

2.2新型避雷器的合理使用

2.2.1跌落式避雷器

跌落式避雷器正常運(yùn)行時(shí),與普通避雷器一樣承受系統(tǒng)電壓,并在系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓時(shí)動作泄流。當(dāng)避雷器發(fā)生故障時(shí)其本體會自動跌落,與系統(tǒng)脫離,同時(shí)可以像跌落式熔斷器一樣直接通過絕緣操作桿更換避雷器本體,維護(hù)時(shí)不需停電,提高了運(yùn)維效率和配網(wǎng)供電可靠性。

2.2.2線路過電壓保護(hù)器

線路過電壓保護(hù)器限流元件通過連接金具固定在瓷橫擔(dān)上,引流環(huán)套在橫擔(dān)上,與導(dǎo)線直接形成間隙,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。雷擊時(shí),引流環(huán)與架空線路間的空氣間隙被擊穿,此時(shí)過電壓保護(hù)器殘壓被限制在一定范圍,避免絕緣子閃絡(luò)。其安裝過程不需去除導(dǎo)線絕緣層,所以導(dǎo)線不存在防水問題且施工方便,避雷器本體不承受系統(tǒng)電壓。該設(shè)備不僅適用于架空絕緣導(dǎo)線,也適用于架空裸導(dǎo)線。但基于引流環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),只能安裝于直線桿橫擔(dān)上。

2.2.310kV線路雷擊閃絡(luò)保護(hù)器

10kV線路雷擊閃絡(luò)保護(hù)器由引弧電極、閃絡(luò)保護(hù)器本體、安裝金具組成。當(dāng)線路遭到雷擊產(chǎn)生過電壓時(shí),空氣間隙擊穿放電,限制過電壓。通過配合不同的金具,其可安裝于直線桿塔橫擔(dān)及耐張桿塔的絕緣子上,雷擊閃絡(luò)保護(hù)器可采用桿塔作為自然接地,降低了安裝條件要求和難度,具有價(jià)格便宜、安裝簡單、動作可靠、維護(hù)方便的特點(diǎn)。

2.2.4新型避雷器的選擇與應(yīng)用原則

新型避雷器適用于對架空裸導(dǎo)線、絕緣導(dǎo)線的防雷保護(hù),跌落式避雷器也可取代傳統(tǒng)金屬氧化物避雷器,實(shí)現(xiàn)對電纜終端頭的保護(hù)。其中,跌落式避雷器一般安裝于鐵塔等有較寬位置的地方:線路過電壓保護(hù)器一般安裝在直線桿塔上:10kV線路閃絡(luò)式避雷器可安裝于直線、耐張桿塔上。

3結(jié)語

綜上所述,對于各地的配網(wǎng)防雷方案,應(yīng)根據(jù)線路設(shè)備所處地形、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、保護(hù)要求等進(jìn)行差異化選擇,綜合考慮氣候、地形、經(jīng)濟(jì)水平等因素的影響,科學(xué)取舍,以保證10kV配電線路的防雷效果。