資料介紹
無論國內(nèi)或國外,在配電線路上,現(xiàn)在都已廣泛地應(yīng)用了絕緣導(dǎo)線。可以說,配電網(wǎng)的絕緣化,已是一項成熟的技術(shù)。
但是,絕緣導(dǎo)線在應(yīng)用過程中,也出現(xiàn)了一些新的問題。其中,最為突出的問題,是遭受雷擊時,容易發(fā)生斷線事故。據(jù)有關(guān)資料的統(tǒng)計,浙江地區(qū)到2004年為止,雷擊斷線事故與雷擊跳閘事故約為395次:上海地區(qū)使用絕緣導(dǎo)線以來,已造成近百起雷擊閃絡(luò)事故。國外也有資料介紹雷擊斷線事故約占總雷擊的96.8%,日本的資料表明,雷擊斷線事故約占配電網(wǎng)絕緣事故得36.8%。
??? 以上一些統(tǒng)計資料表明:雷擊斷線事故,是應(yīng)用絕緣導(dǎo)線中最突出的一個嚴重問題,這引起國內(nèi)外防雷工作者們的廣泛注意,并積極開展對等試驗研究工作,并找到許多有效的防治措施。
我公司在已有的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,開展了絕緣配電線路防雷綜合措施的應(yīng)用研究,取得了較好的成效,現(xiàn)總結(jié)介紹如下
2.線路防雷的基本常識
2.1雷電的危害性
??? 雷電引起的過電壓,叫做大氣過電壓。這種過電壓危害相當大。大氣過電壓可分為直接雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種基本形式。? 雷電有下列危害:
(1)?雷電的機械效應(yīng)——擊毀桿塔和建筑,傷害人畜。
(2)?雷電的熱效應(yīng)——燒毀導(dǎo)線、燒毀設(shè)備、造成火災(zāi)。
(3)?電的電熱效應(yīng)——產(chǎn)生過電壓,擊穿電氣絕緣、絕緣子閃絡(luò)、開關(guān)跳閘、線路停電或引起火災(zāi)、人身傷亡等。
根據(jù)模擬試驗和運行經(jīng)驗,平均高度為h米的線路將吸引寬度為5h的雷電擊中線路,所以線路的等值受雷寬度為10h。如果落雷密度Y-0。015次/km2?雷電日,線路經(jīng)過地區(qū)年平均雷電日為T,則100公里長每年的落雷數(shù):
????? N=r?10h/1000×100×T=Y?h?T??? 次/百公里?年
若T=40雷電日/年,則每百公里線路平均落雷次數(shù)
????? N=0.015×40×h=0.6h次/百公里?40雷電日
例如,10kv線路,平均高度h=8m線路長度一般小于50公里,平均每年受雷擊數(shù):
????? N=0.6×8×50/100=2.4次
?? 由此可見,配電線路若不采取防雷措施,是不能保證安全的
2.2線路防雷中常用的幾個概念
?(1)繞擊、反擊和感應(yīng)雷
??? 線路受雷擊后,絕緣子串二端電壓升高,會引起絕緣子串閃絡(luò),根據(jù)雷擊點位置不同,引起雷擊閃絡(luò)的原因,基本上有下列三種:
①?雷擊線路附近的地面,在絕緣子二端產(chǎn)生電磁感應(yīng)電壓,通常稱為感應(yīng)雷過電壓。
②?雷擊塔頂或塔頭附近避雷線,雷電流通過桿塔入地,桿塔電位升高,絕緣子串發(fā)生閃絡(luò),當雷擊避雷線擋距中央時,地線電位升高,也可能引起導(dǎo)線、地線間的空氣間隙s閃絡(luò)。這兩種現(xiàn)在統(tǒng)稱為反擊。它們都是原來接地的物體(桿塔、避雷器),受雷擊后電位升高,反過來對原來是高電位的導(dǎo)線放電。
③?雷繞過避雷線,擊中相導(dǎo)線,這種由導(dǎo)線電位升高所引起的絕緣子串閃絡(luò)稱為繞擊。
在高壓線路中,繞擊與反擊之和就是線路總的雷擊閃絡(luò)次數(shù)。繞擊和反擊時,
雷電直接流過桿塔或?qū)Ь€。因此,這時產(chǎn)生的過電壓又稱為直擊雷過電壓。
?
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 圖1 不同的雷擊
(2)絕緣子串的沖擊閃絡(luò)特性:
在雷的沖擊作用下,絕緣子串可能產(chǎn)生沖擊閃絡(luò),
絕緣子串的予放電時間不同,其閃絡(luò)路徑也不同:tp>3μS 按最短空氣隔離閃絡(luò):tp=1μS,放電沿絕緣子上瓷瓶:tp>1μS沖擊放電緊貼瓷裙,沿每一瓷裙的上下表面串級閃絡(luò)。
??? 沖擊閃絡(luò)后,隨后建立的工頻短路電弧將沿沖擊電弧路徑發(fā)展,會在瓷裙上留下痕跡。
(3)耐雷水平
在雷沖擊的作用下,絕緣子串是否閃絡(luò)與雷電流的大小及防雷措施的好壞有關(guān),因此可以引入一個叫“耐雷水平的”參景來表示。我們把能引起絕緣閃絡(luò)的最小臨界雷電流稱為耐雷水平。耐雷水平是判斷輸電線路耐雷性能的一個重要數(shù)據(jù),也稱保護水平。耐雷水平愈高、意味著線路防雷措施愈完善,絕緣子串沖擊閃絡(luò)的概率愈小,輸電線路的電壓 等級愈高,其重要性愈大,因而要求有較高的耐雷水平。
(4)雷擊跳閘率
①建弧率
前面介紹了雷沖擊時絕緣子串發(fā)生沖擊閃絡(luò)的過程,雷沖擊電壓過去后,弧道仍有一定程度的游離,在工頻電壓的作用下,將有短路電流流過閃絡(luò)通道,形成工頻電弧。
雷電壓持續(xù)時間很短(100μS左右),絕緣子沖擊閃絡(luò)時間相應(yīng)很短,繼電保護來不及動作,所以僅有沖擊閃絡(luò)并不會引起開關(guān)跳閘只有當沖擊閃絡(luò)火花轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定工頻電弧,才會引起線路開關(guān)跳閘,因此一條線路的雷擊跳閘數(shù),不僅與耐雷水平有關(guān),而且與沖擊閃絡(luò)之后弧道建立工頻電弧的可能性、也就是建弧率有關(guān),建弧率可用η表示:
??? η=建立穩(wěn)定工頻電弧的次數(shù)
???????? 總的沖擊閃絡(luò)次數(shù)
建弧率的大小,主要與工頻電壓作用下弧道平均場強的大小有關(guān),也和沖擊閃絡(luò)是發(fā)生在工頻電壓的哪一部分以及弧道的去游離情況有關(guān),如果恰好在u=0發(fā)生雷擊,隨后就不會產(chǎn)生工頻電弧,根據(jù)實驗及運行經(jīng)驗,η主要與E有關(guān)、可按下式計算: η=(4.5E0.75-14)×10-2
?? 式中:E——絕緣子串的平均運行電壓梯度(千伏? 有效值/米)
②雷擊跳閘率
?一條線路的雷擊跳閘次數(shù)與線路長度、雷電日的多少、以及防雷措施的好壞有關(guān),為了分析比較二條線路防雷措施的好壞,引入雷擊跳閘率n的概念:每百公里線路、40雷電日,由于雷擊引起的開斷數(shù)(重合成功也算一次),稱為該線路的雷擊跳閘率,簡稱跳閘率,跳閘率是衡量線路防雷性能好壞的綜合指標,它可定性地用下式表示:?
?n=N×P1×η
?? 式中,N——線路上的總落雷數(shù)
???????? P1——是雷電流幅值等于或大于耐雷水平的概念
??????? η——建弧率
???????? NP1——表示會引起閃絡(luò)的雷擊數(shù)。所以NP1η表示會引出開關(guān)跳閘的雷擊次數(shù),即跳閘率
2.3線路防雷的基本任務(wù)及措施
線路防雷的基本任務(wù)是采用技術(shù)上與經(jīng)濟上合理的措施,將雷擊事故減少到可以接受的程度,以保證供電的可靠性與經(jīng)濟性。為此,一般設(shè)有四道防線:
(1)?不繞擊——用避雷線或改用電纜等措施,盡量使雷不繞擊到導(dǎo)線上
(2)?絕緣子不閃絡(luò)——用改善接地或加強絕緣等措施,使避雷線或桿塔受雷擊后,絕緣子不閃絡(luò)。
(3)?不建立穩(wěn)定工頻電弧——即使絕緣子串閃絡(luò),也要它盡量不轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧,開關(guān)不跳閘。為此應(yīng)減少絕緣子的工頻電場強度或者電網(wǎng)中性點采用不接地或經(jīng)消弧圈地的方式。這樣可使由雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障能夠自動消除,不致引起相間短路和跳閘。
(4)?不中斷電力供應(yīng)——這是最后一道防線,即使開關(guān)跳閘也不中斷電力供應(yīng)。為此,可采用自動重合閘或雙回路,環(huán)網(wǎng)供電等措施。
因此,在送電線路防雷中,允許有一小部分雷擊引起線路絕緣子閃絡(luò),然后用減少建弧率以及自動重合閘的辦法,把雷害引起的停電事故數(shù)減少到可以接受的程度。
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