配网10kV架空线路综合防雷措施探讨

引言

10kV架空线路是电力系统的重要组成部分。由于10kV配电线路的地理位置复杂,绝缘水平低,易遭受直击雷和感应雷而产生过电压现象,导致跳闸事故概率较高。10kV配电系统是电能分配的最后一级,直接与用户相连,再通过配电变压器将电能分配到普通用户中,其运行安全稳定性直接关系到电力用户的用电可靠性。我国长期以来对输电线路的关注要远高于配电线路,实际上配电线路与用户的关联更为直接和密切,这种线路的防雷保护是薄弱点,同时也是提高电网供电可靠性的关键点。

1配网10kV架空线路防雷现状

长期以来,我国在线路防雷保护方面更多沿用"事后修补"的管理理念和管理模式,实际运行效果并不理想。我国防雷设计标准及防雷计算也普遍缺乏适用的实测数据。由于雷电活动受区域内地貌地形、气候因素影响十分显著,各地域、季节的雷电灾害特征差异性很大,加上雷电活动有较强的随机性,使得传统雷电参数取值方法具有明显的局限性。

同时,在原有防雷评估方法中,缺乏对不同线路段结构、绝缘水平、地形地貌等特征的全面考虑,评估结果无法准确反映线路遭受雷击灾害后的跳闸风险,且无法确定影响雷击跳闸风险各因素所起的作用。实际参数的缺乏,使我国防雷措施在应用过程中具有很大的盲目性,技术经济性不高,难以发挥有效作用。因此,需综合考虑各因素后采取有针对性的防雷技术。

经过多年探索与实践,配电网基本形成了有一定实用性的常规性防雷措施,如提高线路绝缘水平、减少接地电阻问题、加装避雷器设备、架设避雷线路、安装自动重合装置等。但配电网周围环境复杂,容易受区域内地形地貌、气象条件等因素影响,单一或两三种防雷措施无法有效降低雷击跳闸率,需要综合各种防雷因素,提出切实可行的综合性防雷计划。因此,综合防雷、差异化防雷的理念也成为近期配网防雷研究的热门方向。

2配网10kV架空线路综合防雷措施的应用

2.1完善技术理念

近阶段,随着雷电定位系统和监测技术的发展,我国防雷计算中所需各项参数,如地闪密度、雷电日、雷电流幅值概率分布函数等,不再依赖于规程计算。雷电定位系统监测到的雷电参数,为差异化防雷技术的发展奠定了良好基础。差异化防雷技术,主要分为差异化参数收集、线路各部分防雷等级评估、差异化防雷措施制定V个部分。

2.2根据实际情况制定防雷措施

配电线路参数的差异性,主要体现在雷电参数变化、地形地貌影响、线路结构差异和防雷措施制定等方面。当前对地形地貌的确定,只有平原和山区之分,实际上线路杆塔所处地形复杂多变,在进行防雷计算时,应充分考虑地形地貌对线路防雷性能的影响。

首先要根据区域内配电线路的设计资料、避雷器参数等,建立线路仿真分析模型,对不同波形和幅值的雷电流,击中导线、杆塔以及感应雷击情况下,传输特性及影响因素进行仿真研究。然后分析接地电阻大小、避雷器设备安装密度对传输特性的影响,根据区域内地形特征、接地电阻、雷击事故发生情况等的差异性,制定差异化防雷措施,并通过仿真计算分析,确定差异性防雷方案的防护效果和经济性。

2.3综合评估

技术人员要根据配电网差异性防雷中雷电分级的评估方法、雷击跳闸率的计算方法的研究现状,对其进行综合评估。对于分级评估方法,可以根据线路历史故障及实际运行情况,对雷击跳闸率参考值进行选取,然后对配电线路进行等级评估。线路雷直击导线和雷击杆塔的跳闸率计算公式可参考国标推荐公式,并根据各种地形击杆率,对直击雷和反击雷进行比例划分。线路雷电感应过电压跳闸率可采用计算公式,区分雷击大地和雷击导线区域,然后进行具体计算。

2.4采用综合防雷方式

要对区域内雷电参数情况进行统计,并对雷电流幅值概率分布函数进行公式拟合。在雷电活动集中期间,做好线路安全巡查工作,及时更换损坏的绝缘子或避雷器设备。安装避雷器线路直击耐雷水平与接地电阻关系如表1所示,当线路安装避雷器设备时,雷电流可通过避雷器设备和接地电阻流入大地,而不会向相邻杆塔进行传播,在保护本塔绝缘子的情况下,还可以保护相邻杆塔绝缘子。此时接地电阻大小会影响避雷器设备的防护效果,电阻越大,避雷器设备的分流效果越差。因此在雷电活动较为频繁的地区,需要考虑降低杆塔或接地电阻,以提高线路的防雷性能。

当发生雷击导线问题时,电流会从雷击点向导线两侧进行传播,当发生雷击杆塔问题时,接地电阻同样会影响线路的防雷水平和避雷器设备分流效果。在防雷过程中,不安装线路避雷器设备时,线路跳闸率最高。安装避雷器但杆塔不另设接地时,每四基安装一组避雷器和线路不安装避雷器的防雷效果类似,因此只有提高避雷器设备安装密度,才能有效降低雷击跳闸率。当安装线路避雷器且杆塔另设接地时,每四基安装一组避雷器,即可起到很好的防护效果。但降低接地电阻的经济投入较高,因此需要综合考虑接地电阻和避雷器安装密度后,制定差异化防治方案,在保证降低雷击跳闸率基础上,可以最大限度降低建设成本。

3结语

综上所述,配电网防雷需要综合各因素制定差异化防雷措施,提高线路耐雷性能,减少经济投入。鉴于配电网防雷的特殊性,差异化防雷需要实现技术效应和经济投入的最优化,对于落雷较为集中且雷击故障频发的区域建议全部安装避雷器,无需另做接地处理,以减少经济投入:对于山顶、跨谷、台变区等特殊地理位置,需安装避雷器单独保护:对于雷电活动不强且地势较为平坦的地区,无需采取防雷保护措施。