淺析10kv農(nóng)網(wǎng)配電線路防雷技術(shù)

鄧祥

貴州省六盤水市水城供電局 553001

摘要：隨著社會的迅猛發(fā)展，電已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面。作為直接為用戶分配電能的配電網(wǎng)的安全性要求越來越高。10kV配電線路因為絕緣水平不高，并且具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，非常容易遭受雷害事故，使得電網(wǎng)的供電可靠性受到影響，同時也直接影響到了配電網(wǎng)的安全，嚴(yán)重的甚至危害人民的生命財產(chǎn)安全。本文主要對10kv農(nóng)網(wǎng)配電線路的防雷技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；防雷保護(hù)；避雷器

引言

農(nóng)網(wǎng)10kV配電線路是提供市郊和廣大農(nóng)村地區(qū)電力供應(yīng)的主要網(wǎng)絡(luò)，其供電可靠性直接影響市郊和農(nóng)村地區(qū)的供電，隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其地位顯得越來越重要。近年來，我國電力系統(tǒng)不斷發(fā)展壯大，在配網(wǎng)線路設(shè)計中，防雷技術(shù)是關(guān)系到10 kV 配網(wǎng)線路是否可靠的關(guān)鍵因素，但是近年來我國10 kV配網(wǎng)線路卻雷擊事故頻發(fā)這為人民群眾生命財產(chǎn)造成了安全隱患。因此探討10 kV配網(wǎng)線路防雷技術(shù)措施具有重要的現(xiàn)實意義。

1、農(nóng)網(wǎng)10kv配電線路的特點

1.1 絕大多數(shù)為架空線路

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

1.3 所經(jīng)過地區(qū)大多比較空曠，極易遭受雷擊。10kv配電變壓器是10kv配電網(wǎng)絡(luò)的核心部分，由于10kV配電線路桿塔一般不設(shè)接地系統(tǒng)，一旦線路遭受雷擊，雷電流將直接侵襲配電變壓器，因而極易造成配變的損壞。對地于市郊和農(nóng)村10kV配電線路則更是如此。

2、10kv配電線路防雷的危害

雷電對農(nóng)網(wǎng)10kv配網(wǎng)線路造成的危害主要有以下幾點

2.1 雷電對配電線路自身造成的傷害、由于雷電的高溫、高穿透性、商輻射壓強(qiáng)等特性對配電線路及其配套的設(shè)施，如塔臺等造成直接的破壞；

2.2 配電系統(tǒng)的破花，雷電容易造成配電網(wǎng)絡(luò)的瞬時電壓增加，在增加電壓的過程中容易造成配電系統(tǒng)的變電設(shè)備以及容電設(shè)備發(fā)生擊穿事故，進(jìn)而影響到整個配電線路的使用。此外，還容易通過瞬間增加的電壓造成用電設(shè)備的損毀，迸而造成經(jīng)濟(jì)損失；

2.3 在施工的過程中由于配電網(wǎng)絡(luò)較高，易導(dǎo)電等特點造成的引雷作用進(jìn)而造成施工人員的雷擊事件的發(fā)生。

3、農(nóng)村10kV配電變壓器基本的防雷措施

從10kv配電線路一次接入跌落式熔斷器，線路避雷器，然后進(jìn)入變壓器的高壓側(cè)，其防雷配備的基本結(jié)果如下；

其中，跌落式熔斷器的熔斷電流一般為50A至200A，高壓側(cè)避雷器型號參數(shù)為4YH5WS-17/50，低壓側(cè)避雷器基本型號參數(shù)是HYL5W-0.28/1.3。

4、10kV配電變壓器防雷保護(hù)存在的問題

4.1 配變臺區(qū)接地電阻的問題

配變臺區(qū)接地電阻的大小對配電變壓器的安全運(yùn)行至關(guān)重要，必須嚴(yán)格滿足要求。但是在實際的執(zhí)行中，由于各地區(qū)實際地形，地貌、土質(zhì)的不同，接地電阻超標(biāo)的現(xiàn)象比較普遍。

10kv線路如果遭受雷擊，雷電波沿線路傳播，一旦雷電過電壓達(dá)到一定的幅值，安裝在配電變壓器高壓側(cè)的避雷器將動作，則施加變壓器高壓側(cè)的電壓，

式中Us為施加在所用變壓器高壓側(cè)繞組的電壓，為避雷器動作后的殘壓，a為雷電波的陡度，l為避雷器與變壓器之間沿鏈接線分開的距離，v是雷電波的波速，L為避雷器接地引下線的電感，i為通過避雷器的雷電電流，R為配變臺區(qū)的接地電阻。

根據(jù)YH5WS-17/50型避雷器的參數(shù)設(shè)置，其標(biāo)稱放電電流峰值為5kA，波形為8/20us，且峰值為5kA雷電流下沖擊殘壓不大于50Kv，由于配電變壓器高壓側(cè)避雷器距離配變很近，接地引下線很短且材料較粗，可忽略的值。直接考慮最大情況，取i=5KA，U=50KV.

10kV配電變壓器繞組的絕緣水平，在雷電截波沖擊下，耐受電壓峰值為85k，因而，應(yīng)嚴(yán)格控制其接地電阻滿足規(guī)程要求，一旦超過12歐，則可能因雷擊造成繞組絕緣損壞。

4.2 配變臺區(qū)接地引下線的問題

配變臺區(qū)接地引下線的銹蝕問題也是影響配電變壓器安全運(yùn)行的重要因素。接地引下線的銹蝕經(jīng)正變換過程仿真模型常發(fā)生在接地引下線的焊接點附近，一旦銹蝕，會造成焊接點的接觸電阻增加，相當(dāng)于直接增加了接地電阻值，造成接地電阻升高。

4.3 低壓側(cè)避雷器的裝設(shè)

從最近幾年的網(wǎng)改中都規(guī)定低壓側(cè)要求加裝避雷器，但由于各地區(qū)執(zhí)行不嚴(yán)以及低壓側(cè)避雷器極易損壞，加裝復(fù)雜等原因，很多地方都沒有裝設(shè)。

對配電變壓器而言，一般是低壓側(cè)比高壓側(cè)的電壓絕緣裕度大，如果配電變壓器低壓側(cè)不裝設(shè)避雷器，雷電過電壓往往通過正變換和反變換過程，對高壓線圈造成絕緣損壞。配電變壓器低壓側(cè)沒有裝通過仿真結(jié)果可以看出，低壓側(cè)加裝避雷器設(shè)避雷器保護(hù)是配電變壓器被雷擊壞的主要原因。

目前世界上使用最廣的電磁暫態(tài)計算分析程序ATP-EMTP對雷電過電壓沖擊配電變壓器低壓側(cè)的正變換過程進(jìn)行在暫態(tài)仿真，設(shè)定變壓器為理想變壓器，低壓側(cè)施加雷電波幅值120kv的8/20us雷電流波。通過仿真結(jié)果可以看出，低壓側(cè)加裝避雷器時，高壓側(cè)的過電壓低于15kv，完全在配變的承受范圍之內(nèi)，而低壓側(cè)沒有裝避雷保護(hù)裝置時，高壓側(cè)電壓達(dá)到80kv，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，10kv配電繞組的絕緣水平，在雷電全波沖擊下，耐受電壓峰值為75kv，因而，該過電壓對配邊損害極大。由此可見，低壓側(cè)加裝避雷器對限制高，低壓側(cè)的過電壓有明顯作用，建議低壓側(cè)務(wù)必裝設(shè)避雷器。

5、加強(qiáng)防雷的措施

5.1 配變臺架防雷

在高壓熔斷器之前需要進(jìn)行避雷器的裝設(shè)，進(jìn)而使配變臺得到有效的保護(hù)。另外，也可以通過將配變進(jìn)線繞成直徑為100mm、10匝的電感線圈，進(jìn)而使電抗器的原理得到充分運(yùn)用，以達(dá)到控制入侵的雷電波目的。根據(jù)有關(guān)的規(guī)定，對于大于100kVA的配變，要求其接地電阻小于或者等于4，并且對于每個重復(fù)接地裝置而言，其接地電阻不能超過10；對于沒有超過100kVA的變壓器，要求其接地電阻小于或者等于10，然而，接地裝置的重復(fù)次數(shù)不能低于3處，并且其接地電阻也不能大于30。在對配變臺架進(jìn)行拆除時，必須將其連接的引下線也一起拆除。為了使絕緣子得到有效的保護(hù)，對于配變臺架的角鐵橫擔(dān)，可通過接地引下線進(jìn)行接地。

5.2 多雷區(qū)架空線路

在多雷區(qū)的架空線路，如果遇到其線路很長時，則可在線路當(dāng)中的位置安裝氧化鋅避雷器，進(jìn)而使桿塔接地電阻和桿塔電感得到有效的改善，另外，也可通過耦合地線的方式進(jìn)行架設(shè)。需要注意的是，如果桿塔比較高，最好安裝避雷器進(jìn)行保護(hù)，以提高線路的防雷性。

5.3 2條交叉跨越線路的防雷措施

當(dāng)2條線路存在著交叉跨越情況時，一旦遭受雷擊時，其交叉處的空氣間隙就會被擊穿，造成2條線路同時跳閘。針對此類情況，如果交叉點與就近桿塔的距離大于40m，就需要在此桿塔上安裝避雷器。同時，交叉檔線路兩端的絕緣性要求必須比其鄰檔的絕緣高，并且交叉點的距離需盡量與上下方線路的桿塔接近，進(jìn)而達(dá)到使交叉點上的過電壓降低的目的。

6、結(jié)束語

綜上所述，10kV配電線路中，雷電事故嚴(yán)重影響了電網(wǎng)安全和供電可靠性，因此，從提高配電線路絕緣水平，加強(qiáng)對配電絕緣導(dǎo)線雷擊斷線保護(hù)，以及配電線路中配電設(shè)備的防雷保護(hù)，全面提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。

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