架空配电线路防雷技术优化要点分析

2022-07-19 06:15
农村电气化 2022年7期
关键词:闪络避雷器绝缘子

何 亮

(泰兴市供电公司黄桥供电所,江苏 泰兴 225400)

山区地形地貌情况复杂,配电线路的建设受地势起伏的直接影响,部分地区海拔较高,供电半径过长,手拉手供电能力较弱,很多线路被布置在空旷地区,这些地区防雷措施较为单一,容易产生雷击事故,因此需要对该地区配电线路防雷问题给予高度关注。为了方便研究,工作人员选择将华北地区太行山东麓一带作为研究对象,该地区60%以上为丘陵及山区地带,雷电活动较为频繁,同时该地区受到地形环境影响,有30%左右的配电线路布置在山顶位置,山顶位置海拔相对较高且土壤电阻率高,非常容易发生雷击。

1 架空配电线防雷设备升级策略

1.1 接地极改造

目前,配单线路接地网存在2个关键难题,第一个是接地网的连接较为脆弱,在使用过程中受到土壤腐蚀或者地面振动,可能会出现断焊的情况。第二个是接地网会持续受到腐蚀,受到降雨以及土壤中金属元素的影响,埋在地面下的接地网会在5~10年内受到严重的腐蚀。因此,须要寻找一种具有良好稳定性以及抗腐蚀的新接地材料[5]。工作人员尝试使用镀铜接地材料代替原有接地材料,这种镀铜接地材料具有更好的耐腐蚀性,以及更为优秀的电气性能。采用焊药放热连接的方式,利用铝将接地材料中的氧化铜还原,还原过程会释放大量的热量,这些热量可以将导线熔化,冷却后会产生永久性合成。

接地极改造完毕之后,从3个方面对其进行分析。(1)导电性:在常温条件下(20℃),铜电阻率为17.24×10-6Ω·m,远远低于钢的电阻率138×10-6Ω·m,本次改造中使用了30%镀铜接地材料,其导线效率为原来接地网的3倍。(2)抗腐蚀性分析:该接地网铜材料表面进行了氧化处理,可以有效防止腐蚀,而旧接地网使用的钢材料腐蚀速度非常快,氧化铜表面抗腐蚀能力约为钢材料的35~50倍,延长了接地材料使用年限。(3)防雷效果:该实验地区未改造接地极时,2016—2017年,实验地区共遭受过3次雷击,2018年经过改造,截至2022年4月底未发生雷击故障。

1.2 优化避雷装置

1.2.1 增加避雷金具

避雷金具安装简单,施工成本低,在使用时应该根据具体情况灵活选择。

1.2.2 线路避雷器

专业的避雷线造价高昂,无法在35 kV以下配电线中大范围推广,因此尝试利用线路避雷器提升配电线抗雷击能力。一方面,须要确定经常遭受雷击的区域,通常情况下跨越塔或者强雷电活动区域中的电杆容易受到雷击,须要对上述区域内的电杆加装线路避雷器。另一方面,根据线路的实际长度估算避雷器安装数量。如果安装有避雷器的杆塔遇到雷击,且该杆塔附近土壤电阻率高,则雷击电流无法顺利导入地下,而是向附近的杆塔流动,附近未配备避雷器的杆塔会在大电流的冲击下发生故障[6]。因此,评估一条配电线路的抗雷击能力,不仅要考虑装有避雷器的杆塔,还要综合考虑附近未安装避雷器的杆塔的抗雷击能力。工作人员通过走访调查,将一段易受雷击的线路作为实验目标,该线路超过70%的杆塔位于山顶,且周围土壤的电阻率较高,通过调查历史数据发现,该线路为多雷区域。经过反复计算,工作人员决定在该线路区间内安装6~8组线路避雷器,同时使用型号为YH5CX1-15闪络保护区与避雷器配合。

该线路内的配电线呈三角形排列,相邻杆塔的间距为0.8 m,为检测线路避雷器的实际效果,工作人员运用ATP模型,模拟配电线路遭受雷击的情况,将波抗阻调整为300Ω,参数频率调整为400~500 kHz,在未安装避雷器的状态下,雷电击中杆塔顶端时,该线路的耐雷水平为10 kA,利用仿真计算确定在不同的雷击电流影响下,绝缘子闪络情况(如表1所示)。

表1 无线路避雷器状态下绝缘子闪络情况

在该线路上安装8组避雷器,提升该线路抗雷击能力,并利用ATP对其进行仿真计算,观察其在25 kA状态下,杆塔绝缘子两侧电压情况,如表2所示。

表2 安装避雷器后绝缘子两侧电压 kV

分析表2的数据可以发现,当杆塔遭遇雷击之后,避雷器起到了很好的保护作用,有效阻断了雷击电流向两侧的流动,成功将电流幅值控制在50 kV以内,三相绝缘子没有出现闪络问题,有效提升了该线路的抗雷击能力。

2 结束语

雷击是影响架空配电线路稳定运行的一个重要因素,相关工作人员需要认真分析配电线路遭受雷击的过程,了解雷击电流对配电线路所产生的影响,并在充分考虑配电线路所在地自然条件的情况下,通过改造接地极、优化避雷装置等措施,提升配电线路抗雷击能力,为配电线路正常运行保驾护航。

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