500kV避雷器

500kV避雷器（精选6篇）

500kV避雷器 篇1

氧化锌避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙, 利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用[1,2]。其良好的伏安特性已成为电网安全运行的重要保障。500 k V氧化锌避雷器由3节氧化锌瓷套单元组成, 上部安装有较大环径的均压环, 且均压环距离上节避雷器的下金属法兰较近。在例行的预防性试验时, 设备处于停电检修状态, 避雷器的上部会通过线路地刀或接地线接地, 即均压环接地零电位。现场试验时由于时间、检修条件、设备等限制, 通常都是采用不拆卸均压环等进行试验[3,4,5], 因此试验时, 零电位的均压环与高电位的避雷器金属法兰相隔较近, 将会对测量结果造成一定的影响。

1 均压环对避雷器泄漏电流的影响

对500 k V氧化锌避雷器进行预防性试验时, 直流1 m A电压U1 m A及0.75U1 m A下泄漏电流测试是其重要项目, 该试验项目可以及时发现金属氧化锌片是否受潮或老化[6,7]。

测量直流1 m A电压U1 m A及0.75U1 m A下泄漏电流采用便携式直流发生器, 对其上节单元试验接线示意如图1所示。

利用上述方法进行现场测试时, 发现A相上节测得的泄漏电流为223μA, 反复几次分别测量A、B、C相上节, 仍无明显变化。对中、下节利用同样的原理进行测试, 其测试结果完全符合各项要求。其测试值与出厂值如表1所示。上节测试值明显比出厂值偏大, 避雷器出厂试验是在未安装均压环时进行的。分析原因主要是由于零电位均压环与施压的上节避雷器的下金属法兰距离较近, 产生强烈的空间杂散电流, 该杂散电流和泄漏电流一起被测量, 导致结果偏大。

2 消除均压环的影响

2.1 仿真方法消除均压环的影响

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。目前, 电力系统中遇到的电磁场问题也经常采用ANSYS进行解决。所以可以通过建立合适的有限元计算模型, 选取合适的介电常数, 应用ANSYS计算了测量500 k V瓷套式氧化锌避雷器上节单元直流0.75U1 m A电压下泄漏电流时产生的空间离散电流。

现场测量时, 由于该杂散电路的存在, 造成试验数据产生误差, 部分结果可能大于试验标准要求的注意值50μA。因此在进行该试验时, 应将微安表所读数据减去空间离散电流, 才是该避雷器上节的泄漏电流[8]。

但是利用仿真方法消除均压环的影响在现场应用中存在以下弊端:

1) 不同厂家、不同批次的避雷器尺寸、参数等不尽相同, 因此如果利用该方法消除影响, 则需要每次试验前重新仿真, 增加了现场工作量;

2) 现场环境变化莫测, 难以建立可以通用的仿真计算模型;

3) 仿真计算的结果可能跟实际值存在误会, 影响最终试验结果判断。因此, 对于预防性试验等这种准确性要求较高的测试, 利用仿真计算的方法消除均压环的影响在现场应用尚不可取。

2.2 屏蔽罩消除均压环的影响

通过前面分析可知, 空间离散电流是通过上节避雷器的下端金属法兰处流入测量微安表的, 因此现场测量时, 可以利用热缩套、纯棉织物、绝缘纸等现场容易找到的包裹物, 对上节避雷器的下端金属法兰进行多层包裹, 以保证直流微安表所指示的电流值是流经氧化锌阀片的泄漏电流, 提高测量的准确性。加装屏蔽罩后, 测量的结果如表2所示。

通过表2可知, 加装屏蔽罩后, 已经几乎消除了均压环对避雷器产生的空间离散电流的影响。但是该测量值比出厂值还是稍微有一点偏大, 主要是因为该简易屏蔽罩并非专门定制, 很难完全将法兰盘整体罩住, 还是有极小部分的空间离散电流进入测量值中。

总之, 对500 k V氧化锌避雷器上节进行直流泄漏电流测量时, 加装屏蔽罩能够消除均压环对测量结果的影响, 而且现场安装简便, 效果明显, 在现场试验中可以大力推广。

3 避雷器泄漏电流测试影响因素

1) 污秽的影响:避雷器外表面的污秽, 除了对氧化锌瓷套单元的电压分布的影响而使其内部泄漏电流增加外, 其外表面的泄漏电流对测试结果的影响也不容忽视[9]。污秽程度不同, 环境温度不同, 其外表面的泄漏电流对避雷器的泄漏电流测量影响也不一样。因此现场测试时, 如果污秽程度严重, 应该先将避雷器表面清洗后, 再进行试验。

2) 温度的影响:由于氧化锌避雷器的氧化锌片在小电流区域具有负的温度系数及氧化锌避雷器内部空间较小, 散热条件较差, 加之有功损耗产生的热量会使氧化锌片的温度高于环境温度[10]。这些都会使氧化锌片的阻性电流增大, 影响测量结果的判断。因此, 最终判断避雷器的状况必须结合现场的实际温度, 综合考虑。

3) 湿度的影响:湿度比较大的情况下, 一方面会使避雷器瓷套的表面泄漏电流增大, 同时也会使芯体的泄漏电流明显增大。氧化锌避雷器泄漏电流的增大是由于氧化锌避雷器存在自身电容和对地电容, 氧化锌避雷器的芯体对瓷套、法兰、导线都有电容, 当湿度变化时, 瓷套表面的物理状态发生变化, 瓷套表面和氧化锌避雷器内部阀片的电位分布也发生变化, 泄漏电流也随之变化[11]。因此, 现场试验时当湿度超过80%时, 建议停止试验。

4) 高压引线的影响:试验时将高压引线吊起与被试设备成90°并保持一定的水平距离后下垂, 对减小空间杂散电流的影响能起到一定的作用。

4 结束语

氧化锌避雷器在现场测量时受到现场设备和现场条件的限制, 通常都是不拆卸均压环进行试验, 此时避雷器均压环将会对测量结果造成影响。因此为了保证测量数据的真实性和可靠性, 建议在对避雷器上节进行直流泄漏电流测量时加装屏蔽套, 有效地消除均压环与避雷器产生的空间离散电流的影响。同时, 现场测量的结果还应结合污秽、温度、湿度、试验方法等多种影响因素综合考虑, 以得到一个相对真实的判断, 保证氧化锌避雷器的安全运行。

参考文献

[1]张永跃, 周志芳, 王财胜, 等.氧化锌避雷器均压环对测量数据的影响[J].高电压技术, 2000, 2 (26) :80-81.

[2]李顺尧.金属氧化锌避雷器带电测试干扰分析[J], 高压电器, 2009, 45 (5) :130-132.

[3]赵宇, 马文玲, 窦小晶等.1000 k V瓷外套MOA电位分布计算与试验[J].高电压技术, 2008, 34 (1) :11-15.

[4]王兴贵, 李庆玲, 李效珍, 等.氧化锌避雷器应用研究[J].高压电器, 2008, 44 (2) :175-177.

[5]李红蕾, 桑建平, 姜伟军, 等.浅析MOA泄漏电流测试方法[J].电瓷避雷器, 2006 (2) :40-43.

[6]司增彦.一起110 k V氧化锌避雷器 (MOA) 事故的原因分析及对策[J].高压电器, 2005, 10 (5) :399-400.

[7]李庆玲, 王兴贵, 李效珍, 等.氧化锌避雷器应用一些问题探讨[J].高压电器, 2009, 45 (2) :130-131.

[8]吴冬文.500 k V氧化锌避雷器上节单元0.75U1 m A泄漏电流测试误差分析[J].电瓷避雷器, 2012, 6:62-66.

[9]张全元.变电运行一次设备现场培训教材[M].北京:中国电力出版社, 2009.

[10]殷雄开, 邵涛, 周文俊, 等.金属氧化锌避雷器检测方法的现状与发展[J].高电压技术, 2002, 28 (6) :34-36.

500kV避雷器 篇2

1 避雷器生产流程和工艺质量控制

本型号避雷器共28片阀片。局部放电检测厂家只在抽检时进行, 均达到国家标准不大于10Pc的规定。避雷器内部充的硅胶为四川某厂产品, A、B胶 (固化剂) 混合后使用。

避雷器绝缘筒与阀片间空隙注胶过程:将A、B两种硅胶 (固化剂) 等比倒入15~20mm厚圆柱形有机玻璃器皿搅拌, 密封抽真空脱气至目视无气泡逸出, 再静止15~20min, 从上方倾注入避雷器绝缘筒内, 加满后封闭。硅胶充注过程要求时间较短, 时间拖长出现硅胶凝固流动性差, 不能保证空间各部可靠充满和必要的密实度。

避雷器封闭方式为在绝缘筒两端车出螺纹, 涂抹密封胶后与金具旋紧。避雷器故障的原因一般应为进水受潮, 本支避雷器故障未发现明显的密封被破坏。

2 避雷器解体检查

避雷器上部金属件与本体脱离, 断口撕断, 大部分阀片故障过程中从断口喷出, 仅有4片阀片残留在绝缘筒内。绝缘管内包裹阀片硅胶存在贯穿的树枝状放电通道, 见图1。

一些阀片柱体绝缘釉被腐蚀, 釉与内层绝缘胶间生成大量白色沫状, 清除粉沫见局部绝缘釉脱落。见图2。

避雷器绝缘管下部硅胶上有很多小直径圆形孔洞, 最大直径3.7mm。见图3。

绝缘管壁厚9mm, 外壁上下一侧有4个宽10mm、长35mm、深4mm的压力释放槽, 分布在绝缘管上下部分距离端部250mm位置。其中下部压力释放槽位于金属加长柱以内。避雷器故障后, 各压力释放槽完好。

避雷器故障压力导致下部金属盘撕裂。对可能进水受潮通道进行检查, 未见进水或密封破坏潮气浸入的通道。且阀片、金属件、引线、硅胶未见明显水渍、受潮、锈蚀痕迹。

3 避雷器解体检查结论

避雷器上部金具与绝缘筒在螺纹根部附近破断。绝缘管整体性能、绝缘性能良好。避雷器硅胶层发生过严重的树枝状放电, 其形成时间应为避雷器故障前。避雷器故障对地击穿通道为阀片与绝缘筒间的硅胶层。避雷器阀片柱体上的釉面多处腐蚀脱落, 剥离硅胶发现阀片釉面与硅胶接触面有白色粉沫颗粒, 应为局部放电产物, 清除粉沫见阀片柱体局部绝缘釉脱落。阀片柱体局部绝缘釉烧制过程中表面污秽会导致阀片运行中绝缘釉电腐蚀脱落。

避雷器绝缘筒内下部硅胶存在较多气泡, 最大气泡直径3.7mm, 说明倾注硅胶时硅胶液体中存在较多气泡或胶液充入过程中与空气混合不能排除。

解体发现有17片阀片被硅胶包裹, 绝缘性能良好, 绝缘电阻值1GΩ以上。与接地金属垫块连接的8片阀片大部硅胶被电弧烧灼脱落, 表面呈电弧烧酌后碳黑状, 绝缘在300MΩ以下, 其中7片绝缘电阻值在5MΩ以下或零值。阀片弧道周围柱体硅胶被电弧烧灼后易拨离。电弧烧灼最严重的部位是下数第5至第8片阀片。

多片阀片发生边缘破损, 应为阀片喷出跌落时的机械性碰撞损坏。

避雷器底座金具中心向下凹陷变形, 中部出现裂纹, 应为避雷器故障时瞬间压力突然增大所致。避雷器4个压力释放槽在避雷器故障过程中均未动作, 避雷器制造工艺及质量控制不良。

4 避雷器故障原因分析

避雷器硅胶充注过程中, 充注工艺不够严谨, 未按照上部抽真空下部注胶模式进行, 硅胶液中气体未达到高电压电气工程所要求的脱气净度, 在高压电场的作用下, 硅胶中所残留的微小气泡、水份或杂质造成电场分布不均导致发生局部放电, 放电过程产气更加重了放电程度, 形成硅胶内树枝状放电, 树枝状放电发展由底部阀片至上部高电场间形成贯穿性放电。

阀座金具出现裂纹, 说明避雷器故障时瞬间压力非常大, 避雷器故障时4个压力释放槽均未动作, 避雷器压力释放设计不能满足避雷器技术标准。

避雷器组装过程中工艺质量控制不良, 硅胶液体内存在气泡、杂质或水份, 运行中电场分布不均放电烧毁绝缘釉。

避雷器硅胶内发生局部放电过程会较长, 局部放电的发热量较小, 本支避雷器运行长达20个月, 故障前避雷器本体局部通过红外精准测温已出现温度升高。

5 结论与建议

避雷器内部硅胶局部放电、压力释放装置达不到标准技术要求, 是本支避雷器故障的根本原因。

避雷器硅胶内部放电影响到整体泄漏电流、全电流阻性电流变化量是有限的, 进行常规的避雷器运行中泄漏电流、阻性电流检测均不易发现其内部缺陷。但是通过红外精准测温能有效预防事故发生, 运行与检测人员应采用红外精准测温判断故障趋势。

摘要：通过66kV避雷器解体分析, 发现避雷器内部硅胶局部放电、压力释放装置达不到技术标准, 提出了加强避雷器红外精准测温工作能有效控制故障发生。

500kV避雷器 篇3

关键词：过电压；开关柜；避雷器；爆裂；跳闸；主变；非计划停运

中图分类号：TM422　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2012）29-0101-03

1　概述

事件中发生爆裂的#1主变10kV侧67A开关柜避雷器为宜宾市庆丰实业公司2006年7月出厂的HY5WZ2-17/45型氧化锌避雷器产品，于2007年2月投入运行。

2　事件经过及处理过程

2012年4月11日16∶00，该变电站地区突降短时大到暴雨，并伴有强雷电发生。19∶37∶31，一声巨大雷声响过之后，站内照明闪烁，监控主机警铃、喇叭响。监控机显示#1主变三侧开关跳闸，10kV侧67M开关合上。查看报文显示“#1主变比率差动出口”。

运行值班长立即将主变跳闸情况汇报给当值调度员和相关领导。其余人员到保护小室抄录保护信号，随后穿上雨衣和绝缘靴到现场检查开关实际位置。经初步检查确认#1主变差动动作，主变三侧开关跳闸，10kV备自投动作，负荷未损失。运行人员确认现场主变中性点投#2主变，且#2主变未过负荷。再次向调度汇报完情况后，运行人员到现场复位开关KK把手，复位信号，打印报告和录波图，报告显示为“主变比率差动C相动作”。运行人员检查完#1主变本体及三侧开关CT范围内设备后均未发现问题，通过再次仔细查找10kV侧67A开关后柜门处才发现柜门后略有凸出变形，外部并无灼烧放电痕迹。

12日01∶46，运行人员恢复10kVⅠ段母线运行，母线PT仍在检修状态。12日02∶33运行人员恢复#1主变运行（10kV侧67A在热备用）。13日09:07，母线PT柜内C相避雷器安装后，全站恢复原运行方式。

3　事件原因分析

3.1　故障录波图的分析

3.2　系统过电压分析

事件发生时，该变电站处于雷雨天气。查询雷电定位系统，19∶37∶30发生一次雷击，落雷位置距离该站6.16公里，且与该变电站10kV馈线塘下线十分接近。详见图2：

3.3　最终判断

根据SOE事项中分析得出：10kV塘下线保护启动时间先于#1主变比率差动动作时间，判断因10kV塘下线遭受雷击后，雷电波侵入该变电站10kV系统（该变电站10kV馈线开关柜内线路侧未装设避雷器），由于#1主变低压侧C相避雷器存在绝缘薄弱点造成爆裂（A、B相避雷器完好），导致#1主变低压侧短路，从而引起主变比率差动保护动作（0秒），而10kV馈线虽有保护启动，但因未达到时限而未出口动作，馈线开关未动作。

4　事件暴露的问题

（1）该变电站10kV线路侧未安装避雷器。

（2）10kV线路站外侧的防雷措施不够完善，导致线路外侧的雷电波侵入到站内。

（3）该站位置处于雷电多发区，设计方在设计该站时对雷电波通过户外设备及线路侵入站内系统的可能性重视不足，未考虑有针对性的重点防范保护措施。且施工方在施工时没有针对该问题提出异议。同时运行管理不到位，验收不够细致，未及时提出异议。查看该站设备主接线图，其10kV线路侧均习惯性地画有避雷器装置，但实际现场并未

安装。

（4）该型号避雷器设备的可靠性差，在雷电波侵入站内设备时未能起到必须的保护作用。

（5）在查找事故原因时，由于事故缺陷较隐蔽，运行人员未能及时发现，说明运行人员处理事故的经验不足，对事故原因的判断不够准确。且由于事故处理阶段的操作不需要使用操作票，运行人员的操作显得比较慌忙，表现出运行人员在遇到问题时的心理素质仍有待提高。

5　防范措施及经验教训

（1）联系厂家进行技术改进，加装10kV线路侧柜内避雷器，优先选择雷电活动频繁地带线路。通过加装避雷器提高线路及变电站的防雷水平，防止雷电过电压时对变电站设备的损坏再次发生。

（2）完善10kV线路外侧的防雷措施。

（3）加强设备在设计选型、出厂监造、安装调试和运行管理方面的全过程管理。

（4）开展所辖范围内变电站的避雷器、避雷针专项检查。全面系统地排查隐患，做到不留死角。重点查看同厂家同型号的避雷器是否存在缺陷。同时在雷电季节前，检修人员必须对重要的避雷器进行相关试验，及时查找隐患缺陷。雷电季节时，运行人员要加强避雷器的巡视并做好相关记录。

（5）加强培训工作，做好事故演练和各类事故预想，针对隐蔽性的缺陷及各专项的缺陷做相关培训，从而进一步提高运行人员的业务技能水平和判断问题、处理事故的能力。保障在遇到紧急问题时不慌不乱。加强应急管理，全面梳理该站的应急预案，实现可操作性和实用性。

6　结语

这是一起典型的因雷电波侵入设备导致设备故障的事故，通过本文的分析，事件暴露出多项问题，应及时采取相应的措施才能有效地防范类似事件的再次发生。

作者简介：杨珍珍（1982-），女，重庆人，福建省电力有限公司福州电业局助理工程师，研究方向：变电运行。

500kV避雷器 篇4

社会经济的迅速发展, 推动了供电需求的增长, 在这样的背景之下, 10k V配电线路的线路负荷日益增大。如果出现线路故障, 不仅影响供电线路的正常运行或造成电网损失, 同时还将严重影响经济的发展和广大居民的正常用电。因此, 对10k V配电线路供电的可靠性和安全性提出了更高的要求。所以, 加强配电线路故障分析及处理能力是加强配网安全、稳定运行的关键。

二、主要的故障与原因

综合分析10k V配电线路的故障以及导致故障的原因, 可以将其分成以下六种:树害故障、雷击故障、管理故障、用户故障、配电设备故障、外破因素故障。对这六种故障的具体分析如下:

1树害故障。随着社会生活的发展, 人们对良好环境的需求越来越大, 这就促进了绿化工程的建设, 大面积的绿化工程给城市的配电线路在一定程度上造成了干扰和影响, 并且这种影响已经演变为不可小觑的程度。然而在实际工作中, 由于绿化建设的施工人员缺乏对配电安全的认识, 给电力系统施工人员的工作带来极大的不便。绿化建设使表面上的供电安全隐患得不到及时合理的解决, 在遭遇自然灾害的时候, 导致配电线路故障甚至安全事故的发生。

2雷击故障。10k V的配电线路通常使用架空的方式进行配送, 因此, 线路通常相距较远, 对于地处空旷区域的线路, 由于周围没有高大建筑或设施进行引雷, 在雨天非常容易受到雷击。雷电击中线路会导致线路避雷器爆裂、绝缘子爆裂、线路断线或者配电变压器烧毁等故障。

3管理故障。管理不善是引起配电线路故障最主要的因素。在实际配电工作中, 由于技术工人的工作素质较低, 没有对供电系统进行系统的检测和故障的有效排除工作, 或者因为相关制度的不健全, 相关责任人不明确等, 都将给配电运行带来安全上的威胁。

4用户故障。用户产权设施的管理不当也是造成事故的关键因素之一。有些电力设备的产权不清, 当这些设备出现老化或者其他故障的时候, 不能够得到及时的检修和更换, 将造成整条线路的停电故障, 严重可能造成人身和财产上的损失。给居民生活和生产都带来安全威胁。

5配电设备故障。配电设备故障主要有两种类型, 一种是绝缘子的破裂或者击穿等带来的线路故障, 另一种是配电变压器内部的故障引起的断路等其他故障。这两种故障都可能引起跳闸和绝缘失效的危险后果, 极其容易引起事故。

6外破因素故障。除了上面的五种情况以外, 还有很多不可预知的外界因素也可能引起配电线路的故障, 这些故障的发生具有一定的偶然性, 不容易预防或者被发觉, 所以, 相关工作人员一定要注意定期进行这些故障的排查。具体说来, 外破因素所引发的故障可以分成以下四种类型:一是盗窃所导致的事故, 二是动物的爬行导致的事故, 三是导线上有异物悬挂所导致的事故, 四是建筑物所导致的事故。

三、故障的防范措施

1针对天气因素引起故障的防范措施。 (1) 针对雷击, 可以提高绝缘子的抗雷性能, 事实表明, 耐张悬式绝缘子能够有效防止线路的闪络性故障。 (2) 加装线路避雷器是有效、简单的抗雷措施, 在变压器高、低压侧应根据情况加装相应等级的避雷器。 (3) 保持与气象部门的沟通与协作, 能够及时掌握气候变化情况, 从而提早进行相关的防范, 将天气对线路的影响降到最低。

2针对外力破坏采取的措施。外力的破坏可以从树障和车辆两个大的方面进行防范。对于树障方面, 主要是做好树障的清理工作, 加强线路的巡视, 保证线路通道符合要求, 对于不配合清理的人员要劝告, 告知工作的重要性和必要性。对于车辆方面, 可在杆塔上涂上醒目的反光漆标示, 引起驾驶员的注意, 避免碰撞杆塔。

3加强管理及维护工作减少线路故障的措施。管理和维护工作是长期而复杂的一项工作, 要关注的方面很多, 工作量大, 任务重。具体来说, 可以从以下几个方面入手, 一是对配电变压器、线路绝缘子以及避雷器等相关配电线路设备进行定期检测, 及时发现并处理线路缺陷。这能够保证配电线路不被恶劣天气而影响, 延长线路的使用寿命;二是加大配电网建设及改造力度;三是配电线路上要加设分路开关, 这样能够保证一个支路发生故障的时候, 别的支路也能够正常的使用;四是对配电设备及线路进行定期巡视检查, 并要做到实时有效的线路负荷监测, 注意负荷变化。用电量一定要保证在可承担的负荷之内, 防止线路因为超负荷而产生故障;五是制定完善的配电线路运行规程以及各种配电管理制度, 并依此制定配套的安全责任制度, 在实际工作中, 要严格执行制度。六是明确各用户产权设施的管理要求, 落实各种产权不清的设备管理人, 从而做到设备责任到个人, 当设备出现问题的时候, 能够得到及时的检修或者更换。

4保证线路可靠的措施。要想确保配电线路的安全可靠, 就要加强配电作业人员的技术水平, 不断提升其施工质量和业务素质, 将配电人员的维护能力提升到一个新的阶段。还要按照安全配电管理制度建立健全的奖惩制度。要加强配电企业和用户之间的沟通和交流, 深入了解用户的用电需求, 使配电设备管理工作更具针对性、目标性。进而保证配电线路的供电质量, 提高配电企业的服务水平。

结语

综上所述, 我国的城市发展迅速, 快的生活节奏和生产节奏对配电线路提出了越来越大的要求, 呼唤着相关配电部门做好配电和供电工作, 不断在实际工作中提高10k V配电线路的供电质量, 保证企业的经济效益以及社会效益。我们要加强对配电线路故障的防范, 在天气因素、外力破坏因素、管理和维护因素、线路可靠性等方面, 进行故障的防范工作, 进而保证配电线路的可靠性、保证电网的安全性和稳定性、保证居民用电和生产用电的正常运行, 促进国民经济的迅速发展。

摘要：随着改革开放的不断深入, 我国的城市化进程越来越快, 人们对供电的要求也越来越高, 这就给供电和配电工作提出了巨大的挑战。然而在目前的配电线路上, 常常出现一些故障, 如何排除这些故障, 保证供电和配电的安全, 是人们关注的焦点。笔者就围绕10kV配电线路的故障展开了一系列的分析, 提出了故障的防范措施, 对促进配电稳定起到了关键作用。

关键词：10kV配电,配电线路,线路故障排除

参考文献

500kV避雷器 篇5

关键词：绝缘导线,雷击,断线,防护

1 概述

架空配电线路绝缘化对解决线树矛盾、降低瞬时性故障概率, 优点十分明显。目前, 随着南宁市10kV配电线路改造的深入, 采用绝缘导线成为架空配电线路设备的首选方式。这有效地解决了裸导线难以解决的走廊和安全问题, 与地下电缆相比具有投资省、建设快的优点, 但同时也带来了一些新的技术问题, 其中之一就是绝缘导线在运行中的雷击断线问题。2010年以来, 南宁供电局江南辖区的沙井片区由于地理位置, 地下矿产资源因素, 雷电活动频繁。据广西雷电探测定位系统监测, 南宁市今年1～8月份雷电日共193天, 雷暴次数151320次, 属于强雷区 (雷暴日90天以上地区为强雷区) 。8月6日这一天, 沙井片区就发生了383次雷电。仅在2010年, 频繁的雷电已造成江南供电分局管辖的10kV架空绝缘线路发生26起配电线路雷击闪络、瓷瓶击穿、避雷器击穿、断线事故, 占2010年配网故障38%, 18起发生在沙井片区的沙井站、旱塘站线路, 占雷击故障的69.2%。其中雷击断线9次, 占雷击故障的35%, 避雷器击穿14次, 占雷击故障的54%, 绝缘导线遭雷击断线、避雷器击穿事件尤为突出。因此, 降低配网故障率, 提高配电供电可靠性, 必须妥善解决雷击断线和避雷器雷击击穿问题, 才能保证架空绝缘配电网的安全运行。

2 架空绝缘导线雷击断线的机理

10kV架空配电线路分布广、绝缘水平低, 在设计上“先天不足”的耐雷水平, 难以承受直击雷和感应雷的作用。据资料统计, 配电线路感应雷占80%, 感应雷的放电电流通常小于1kA, 感应过电压的幅值约可达200～300kV。如此高的过电压幅值对10kV线路来说是难以承受的。因此, 雷击感应过电压是引起线路绝缘闪络乃至绝缘导线断线的主要原因。

雷击绝缘导线和雷击裸导线时的电弧发展过程明显不同, 当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时, 由于电动力关系, 连续的工频短路电流在电磁力的作用下沿导线向着背离电源的方向快速移动, 直至保护动作, 切断电弧。电弧的弧根固定在导线上运动, 弧腹在随同弧根向前运动的同时, 受热应力的作用不断向空中飘浮, 根据电弧的温度分布特征, 弧根的温度最高, 对导体的烧损最严重, 弧腹则温度较低, 一般不会烧损导体。因为电弧的弧根是沿导线运动的, 所以不会集中烧伤导线, 引起导线断线的概率更小。

当直击雷或感应雷过电压作用于绝缘导线时则不同, 幅值足够高的雷电过电压, 将引起导线的绝缘层和绝缘子同时击穿和闪络。瞬间电弧的电流很大但时间很短, 被击穿的导线绝缘层呈一针孔状, 不会烧断导线。但是, 当雷电过电压闪络, 特别是在两相或三相 (不一定是在同一杆、塔上) 之间闪络而形成金属性短路通道, 会引起数千安培工频续流, 电弧能量将骤增。此时, 由于架空绝缘导线绝缘层阻碍电弧在其表面滑移, 高温弧根被固定在绝缘层的击穿点燃烧, 即使将继电器跳闸时间调整到最小, 导线也将被几千安的短路电流, 在断路器动作之前烧断导线, 这就是绝缘导线雷击断线的机理。所以此现象就被称之为:绝缘导线, 雷击必断。

从以上雷击断线的机理分析, 防止架空绝缘导线雷击断线, 关键是在架空绝缘导线的合理间隔, 安装完善的防雷装置, 采取有效的灭弧措施, 而且满足防雷接地电阻要求, 保证泄压通道的畅通, 防止导线电弧烧断。

3 架空绝缘导线雷击断线的防范措施

3.1 安装架空地线

架空地线的作用, 主要是将幅值很大的雷电过电压转化为电流, 经很低的杆塔接地电阻排泄出去, 从而大幅度降低雷电过电压, 使导线得到保护。雷击时导线上只产生感应过电压, 具有较好的防雷效果。这在绝缘水平很高的110kV及以上电压等级送电线路是作为防雷的主要措施。但因10kV配电网绝缘水平较低 (约15kV) , 雷击架空地线后极容易造成反击闪络, 仍然会发生工频续流烧断绝缘导线。而且根据统计, 配电线路遭受直接雷击或绕击的概率很小, 约占雷害事故的20%, 配电线路上80%的雷电过电压故障是感应过电压。因此, 架空地线只能在直击雷频繁的区域, 例如在沙井片区的空旷的江南大道双回路清川I903、清川II918线路适用。

3.2 安装氧化锌避雷器

在10kV线路中, 全线装设无间隙氧化锌避雷器的防雷效果是不言而喻的。随着氧化锌阀片技术性能的提高, 氧化锌避雷器的优良保护性能已被人们所接受, 近年来已广泛应用于电气设备过电压保护。氧化锌避雷器可以限制感应过电压幅值, 在雷击闪络后吸收放电能量, 阻止工频续流起弧, 达到保护导线的目的。避雷器可减少雷击断线事故, 但不能杜绝雷击断线事故, 且氧化锌避雷器价格比较高。因此要研究每隔多少距离安装一组, 既要安装得最少又能够保护全线是个问题。氧化锌避雷器的保护范围与雷电特性、氧化锌避雷器参数、氧化锌避雷器接地装置的接地电阻数值和线路绝缘水平有关。而其中的雷电特性目前还缺乏数据, 只能假定。配电线路的感应过电压幅值为200～300kV峰值, 波头为2μS, 线路采用P-15T针式绝缘子, 防雷接地电阻为10Ω, 建议每隔200～300 m安装一组氧化锌避雷器已满足防雷要求。但安装氧化锌避雷器亦有其不足之处:

(1) 破坏架空绝缘导线的主绝缘, 可能会因密封不良而引起架空绝缘导线线芯进水, 容易在线路弧垂最低点处产生积聚并发生电-化腐蚀, 运行至六、七年后会发生腐蚀断线事故;

(2) 大量地和架空线并联的无间隙氧化锌避雷器, 长期承受工频电压的作用, 绝缘降低, 接地电阻不满足要求情况下, 线路运行可靠性不可避免地由于附加设备可能出现的故障而降低了。通过对今年发生被雷击穿避雷器所在的15台开关接地电阻进行测量, 均没有达到低于10Ω的要求, 确认了这也是今年出现14起避雷器击穿故障的原因。而且一旦氧化锌避雷器击穿, 将会造成系统死接地的故障, 故障点查找难度大, 故障停电时间较长, 可靠性降低。

3.3 安装穿刺型防弧金具

防弧金具是通过自身构成保护间隙、承受工频电弧弧根烧蚀, 以达到保护绝缘导线免于电弧烧伤断线的目的。即在距离绝缘子中心150～200 mm的范围内 (负荷侧) , 安装防弧金具, 可使雷电过电压均在防弧金具与绝缘子钢脚之间定位闪络, 接续的工频短路电流电弧的弧根固定在防弧金具上燃烧, 从而保护绝缘导线免于烧伤。

防弧金具由高压电极、低压电极和绝缘罩三部分构成, 如图2-1、图2-2所示 (图2-1适用于辐射型架空绝缘线路, 图2-2适用于环网架空绝缘线路) 。高压电极与绝缘导线穿刺接触, 引出高电位, 低压电极安装于绝缘子底部, 高、低压电极构成G1、G2两个间隙。G1为雷电放电间隙, 间隙的距离小于绝缘子的干弧放电距离, 使雷电冲击放电发生在该间隙上;G2分别为工频电弧燃烧间隙, 雷电冲击放电后工频电弧弧根在电磁力的作用下由G1迅速移动至G2间隙上燃烧, 以防止高压电极主体被电弧烧损, 以保护绝缘导线免于烧伤断线。同时维持了G1间隙放电电压的稳定性。绝缘罩罩住高压电极, 起到绝缘作用, 并给工频电弧弧根的运动留有通路。对于辐射型架空绝缘线路, 防弧金具宜安装在线路绝缘子的负荷侧;对于环网架空绝缘线路, 防弧金具宜安装在线路主要供电方式下绝缘子的负荷侧。穿刺型防弧金具具有稳定的雷电放电电压, 能够定位雷电冲击放电路径, 确保雷电发生在雷电放电间隙之间, 通过与导线紧密可靠的接触, 具有良好的热稳定性, 能多次耐受电弧烧灼, 直接安装, 无须剥离外绝缘层, 有效防止雷击断线, 加装绝缘防护罩, 运行安全可靠。该方式安装简便, 投资少, 运行可靠, 维护方便, 能防止雷击断线, 但在多次雷击后必须更换烧伤的防弧金具。

3.4 过电压保护器

由非线性电阻限流元件 (氧化锌阀片) 串联放电间隙组成 (如图3) , 安装在线路绝缘子上。当雷电过电压或其它故障原因引发对地闪络形成金属性电弧放电短路时, 线路保护器中特殊设计的不锈钢引流环可以将工频续流直接引向氧化锌电阻非线性限流元件, 并借助于氧化锌电阻的非线性特性将正弦波形的工频续流转变成为尖顶波。尖顶波电流在过零前有相当长的时间内电流幅值较小, 同时, 限流元件的残压削减放电电压, 使电弧瞬间熄灭而达到迅速截断工频续流, 达到有效防止架空绝缘导线因工频续流高温而熔断 (雷击断线) 的目的。对于10kV系统, 建议每间隔一基电杆安装一组保护器, 并要求电杆接地电阻值小于30Ω。

4 防雷措施的综合应用效果分析

近年来, 针对南宁市雷电活动频繁, 10kV配电线路绝缘又较为薄弱这一特点, 在充分分析南宁市雷电的分布情况和10kV线路近几年的雷害情况基础上, 2005年开始, 尝试在南宁市雷区和防雷措施薄弱的架空绝缘线路采用上述措施进行了防雷改造。

(1) 对由35kV线路改造成的110kV石柱岭站10kV石白908、东区917、开发区915和洗衣910同杆架设的绝缘四回路, 利用原电杆上设的避雷线, 作为线路的防雷保护, 以防直击雷的侵袭。同时, 为避免由于35kV线路瓷瓶串 (直线3片, 耐张4片, 型号:XP-7) 的绝缘水平过高, 引起变电站开关的误跳闸, 对线路进行减少瓷瓶串瓷瓶片数的改造, 按照10KV线路的装置, 每串瓷瓶串只保留2片瓷瓶。

(2) 110kV石西变10kV石百Ⅰ907、石百Ⅱ908架空双回绝缘线路, 在建设时每隔三支杆塔 (约200～300 m) 与线路并联安装一组氧化锌避雷器, 防雷装置与线路一起同时投运, 有效减少雷击断线事故。

(3) 对处于强雷区的110kV沙井站10kV沙青Ⅱ910、沙青Ⅲ914架空双回绝缘线路, 进行每隔三支杆塔 (约200～300 m) 安装一组穿刺型防弧金具, 并对防雷接地网进行改造。

(4) 对同样处于强雷区的110kV沙井站今年4月底投运的新建10KV清川I903、清川II918双回架空绝缘线路在江南大道段, 每隔一根杆塔安装一组过电压保护器的防雷装置。

上述防护措施的综合应用, 10kV配电线路防雷能力均有了较大的提高。经统计, 经以上改造后, 10kV石白908、东区917、开发区915和洗衣910同杆架设的绝缘四回路利用避雷线防雷、10kV石百Ⅰ907、石百Ⅱ908架空双回绝缘线路安装氧化锌避雷器, 10kV沙青Ⅱ910、沙青Ⅲ914架空双回绝缘线路安装一组穿刺型防弧金具, 近5年来均没有再发生雷击断线的事故。特别是沙青Ⅱ910、沙青Ⅲ914线路在防雷改造前二年中5次遭雷击断线, 而改造后已经历了四个雷季的考验, 没有再发生雷击断线现象。这一事例说明采取的防雷措施是较为成功的。但安装过电压保护器的10kV清川I903、清川II918双回架空绝缘线路江南大道段, 投运3个月以来, 已发生三次雷击断线事故, 断线点均发生在没有安装防雷装置的杆塔。过电压保护器的防雷范围值得商榷, 接地要求较高, 防雷效果不甚理想, 但其自身杆塔的防雷效果较好, 安装方便, 不损伤导线绝缘, 是其优点所在。

分析不同防雷装置的防雷效果, 结合江南供电分局管辖线路情况, 对不同雷害地区, 建议采取不同防雷措施:

(1) 把安装穿刺型防弧金具纳入配网架空绝缘导线的设计, 非强雷区新建绝缘线路或原有绝缘线路采取每隔三支杆塔 (约200～300 m) 安装一组穿刺型防弧金具的防雷措施进行安装改造。

(2) 对强雷区的沙井片区清川I903、清川II918、志和II913、志和908、沙凯I922线路, 已安装过电压保护器的架空绝缘线路, 增强防雷防护措施, 在每一杆塔均补充安装过电压保护器。

(3) 新建或改造的绝缘线路, 采取每隔三支杆塔 (约200～300m) 安装一组穿刺型防弧金具的防雷装置。

(4) 将线路柱上开关普通氧化锌避雷器更换为脱扣式避雷器。

(5) 接地电阻的大小, 对线路的防雷作用影响很大。对线路、开关、刀闸、令克等设备的防雷装置接地电阻进行普测, 对接地电阻不满足小于10Ω要求的接地网进行改造。

通过改造, 逐步提高架空绝缘线路的防雷水平, 减少雷击绝缘导线断线故障, 降低配网故障率, 以保证配电线路可靠供电。

5结束语

绝缘导线雷击必断, 这是其特性所然。虽然10kV架空线路雷击跳闸不可避免, 但重视架空绝缘线路的防雷研究, 采取的防护措施得当, 绝缘导线的雷击断线问题是可以得到较好解决的。

参考文献

[1]陈维江等.10kV架空绝缘导线防雷击断线用防弧金具的试验研究[J].电网技术, 2002 (9) .

[2]中国电力科学研究院, 山东电力集团公司淄博供电公司, 防止10kV架空绝缘导线雷击断线用放电箝位柱式复合绝缘子研究技术报告[R], 2003.

500kV避雷器 篇6

1 已建线路的防雷水平

直击雷过电压是指, 在已建10 k V架空线路运行的过程中, 受到雷击作用, 配电线路产生的过压电压。其类型、程度各不相同, 会对配电线路造成不同程度的破坏, 导致10 k V配电线路无法安全、稳定运行。感应雷过电压是指, 一种间接作用到配电线路的直击雷电, 即在已建10 k V架空配电线路附近, 在周围空气电磁场作用下, 雷电不断变化, 导致10 k V配电线路存在感应过电压。在开始雷击放电时, 一旦先导放电线路处于先导通道、雷云的电厂中, 极易产生静电感应, 导线两端、雷云异号处的正电负荷会被吸引, 与先导通道一段导线靠拢, 成为一种束缚电荷, 导线自身也会成为束缚电荷。如果已建10 k V架空配电线路不具有较高的防雷水平, 配电线路会被雷击电流破坏, 甚至出现断线故障, 使得线路在运行过程中存在较大的安全隐患。

2 加装避雷线方式

避雷线具有较高的防雷性能, 即直击雷防护性能、感应雷防护性能。以直击雷防护性能为例, 在已建10 k V架空配电线路加装避雷线时, 为了满足机械应力、电气距离方面的客观要求, 可以塔顶为基点, 向上合理延伸一段塔头, 并用金具将其连接好, 适当增加避雷线、导线横担二者间的距离, 增加导线处避雷保护的具体宽度, 覆盖好上导线。这样, 线路杆塔被雷电击后, 地线、导线二者间存在一定的耦合, 有效降低绝缘串两端的电压, 进一步提高了线路的耐雷水平。当输电铁塔被雷击后, 避雷线会分流部分雷电流, 加上避雷线、杆塔二者紧密相连, 其电压和杆塔链接点的电压相同。在导线耦合作用下, 这部分电压会叠加到对应的导线, 在降低绝缘子串两端电压的同时, 耐雷水平大幅提高。对于加装避雷线的杆塔, 要尽可能降低杆塔接地电阻, 而已建10 k V架空配电线路接地电阻、耐雷水平是反比例关系。以杆塔的土壤电阻率为基点, 将其接地电阻, 进一步提高配电线路内雷水平, 采用穿钉螺栓加固避雷线金具安装的位置, 防止抱箍下滑, 将常用避雷线的金具合理安装到加高的钢管上, 合理安装避雷线, 提高已建10 k V架空配电线路的防雷水平。单根避雷线防直击雷的具体保护范围如图1所示。

3 其他防雷击断线对策

以安装过电压保护器为例, 这是新时期配电线路又一重要的防雷击断线措施。随着科技的不断发展, 过电压保护器不断被改进、创新, 其应用效果大幅提升。在配电线路运行中, 相关人员可以合理安装过电压保护器, 借助其限制流元件, 有效切断工频续流, 在限流消弧角的基础上, 顺利限制雷电过电压, 确保已建10 k V架空配电线路在运行过程中不会遭到雷击电流的破坏, 确保电网稳定运行, 提高配电网的供电质量。另外, 这样做, 还能在一定程度上降低开关跳闸事故发生的概率。在具体应用过程中, 相关人员一定要结合该地区已建10 k V架空配电线路的具体运行情况, 优化设计, 选择适宜的过电压保护器, 比如嵌入式过电压保护器, 并与其他防雷击断线措施相结合, 比如安装避雷线、安装氧化锌避雷器, 有效弥补彼此间的缺陷, 更好地发挥防雷击断线保护的作用, 提高已建10 k V架空配电线路运行的安全性。嵌入式过电压保护器结构如图2所示。

4 结束语

在已建10 k V架空配电线路运行的过程中, 检修人员必须定期维修、养护, 采用多样化的防雷击断线措施, 多角度、多层次提高其防雷水平, 避免其频繁遭受雷击的破坏, 降低断线事故发生的概率, 减少已建10 k V架空配电线路的运行成本, 从而获取更多的经济利润, 更好地满足社会大众多样化的使用要求, 取得较好的经济效益、社会效益和生态效益。

参考文献

[1]刘刚, 陈荣锋, 莫芸.10 k V架空配电线路避雷线架设高度的探讨[J].电瓷避雷器, 2012 (04) :33-38.

[2]罗大强, 唐军, 许志荣, 等.10 k V架空配电线路防雷措施配置方案分析[J].电瓷避雷器, 2012 (05) :113-118.

[3]叶树芬.10 k V架空配电线路防雷水平及防雷击断线措施分析[J].中国高新技术企业, 2016 (10) :132-133.