固定外串联间隙避雷器在10kV架空线路上的应用研究

引言

根据2011一2015年广东电网地闪密度分布情况,广东电网95%以上地区属于强雷区和多雷区。江门台山市深井镇位于台山市西南方,距离海岸线30km,10kV线路在夏季常受台风吹袭,雷暴等强对流天气多发,属于多雷区。据统计,2016年度深井镇10kV那扶线受雷击影响导致跳闸4次,急需提高线路防雷能力。在广东电网公司推行防雷标准的趋势下,主要的防雷装备是具有使用寿命长、无需维护、不用设置专用地网安装等特点的固定外串联间隙氧化物避雷器。2017年我们对深井镇10kV那扶线选用的固定外串联间隙避雷器进行了防雷改造。

本文主要对固定外串联间隙避雷器在10kV线路中的实际应用情况进行研究,分析了该避雷器的防雷效果及存在的问题,并提出了应用要求及改进建议。

1外串联间隙避雷器原理及配置要求

1.1固定外串联间隙避雷器原理

固定外串联间隙避雷器由避雷器本体和固定外串联间隙组成,外串联间隙一端接10kV线路,一端接避雷器高压端。该避雷器的主要工作原理是当导线上的雷电过电压幅值超过串联间隙放电电压后,间隙击穿,避雷器本体进入低阻抗导通状态,起到限制避雷器残压的作用,雷电冲击过后,系统工作电压加在避雷器本体上,本体瞬间恢复到高阻抗阻断状态,工频续流被抑制在很小的范围内无法建弧,串联间隙绝缘性能迅速恢复,避雷器和线路恢复到正常运行状态,如图1所示。

1.2固定外串联间隙避雷器配置及接地要求

1.2.1配置要求

中压架空绝缘导线防雷装置应选用固定外串联间隙避雷器（带穿刺线夹）,强雷区、多雷区和中雷区应每基安装一组,少雷区无需安装。台架变压器及柱上开关防雷装置应选用无间隙金属氧化物避雷器。台架变高低压侧均需配置无间隙避雷器,前后各一基杆塔配置固定外串联间隙避雷器,柱上开关两侧均需配置无间隙避雷器,前后各一基杆塔配置固定外串联间隙避雷器。配变台架高、低压侧均须安装无间隙避雷器,且高压避雷器接地端、低压避雷器接地端、配电变压器低压绕组中性点和外壳,须采取四点联合接地方式。配置原则如表1所示。

1.2.2接地要求

配置固定外串联间隙避雷器的杆塔原则上可利用钢筋混凝土电杆或铁塔的自然接地作为防雷接地,无需设置专门接地。接地电阻大于30Q的杆塔应设置专门接地(可使用简易接地装置）。

210kV线路安装应用情况及效果

2.110kV线路应用情况

深井镇10kV那扶线全线为架空线路,主线路长达21km,支线共54km,配变90台,容量9000kVA。该线路有5处跨越山区,线路供电范围大且位于多雷区,历年来受雷击引起的故障较多。为有效降低雷击引起的线路跳闸,提高线路防雷性能,我们选取了10kV那扶线作为防雷改造试点。防雷改造主要措施是安装固定外串联间隙避雷器,按照固定外串联间隙避雷器配置要求,每两基杆配置一组,台架、柱上开关前后各配置一组,如果台架电杆是终端杆,则在前一基杆配置一组,全线共安装固定外串联间隙避雷器约400组。

2.2防雷效果分析

防雷改造后,主要从以下两个方面开展防雷效果检验:一是比较改造前后线路受雷击影响跳闸情况:二是通过观察统计避雷器的计数器雷击次数,检查避雷器有无动作,并将雷击动作次数与跳闸次数进行比较,检验有效防雷次数。

防雷改造于2017年4月完成,而雷击一般发生在5月一10月份夏秋季,通过比较2016一2018年线路雷击跳闸情况,能够较清晰地检验防雷改造的效果。2016一2018年线路雷击跳闸情况如图2所示。

从图2中可以看出,在进行防雷改造后,10kV那扶线因雷击跳闸次数较2016年有明显下降,防雷效果较好。

固定外串联间隙避雷器每两组配置有雷电计数器,如图3所示。当避雷器有雷电流经过时,计数器动作记录一次,通过观察统计避雷器雷电计数器动作次数,即可了解线路是否曾经遭受雷击以及避雷器的动作情况。

图3固定外串联间隙避雷器雷击计数器

由于装设的固定外串联间隙避雷器数量较多,我们选取了主线路#1～#136杆作为研究对象,统计避雷器雷电计数器的动作情况,如表2所示。

从表2中可以看出,部分计数器能有效记录雷击动作次数,且动作次数比线路跳闸次数多,证明避雷器能有效疏导雷击电流,减少线路跳闸。

2.3存在问题分析

防雷改造完成后,固定外串联间隙避雷器运行差不多2年,在日常运行维护过程中逐渐发现该避雷器存在以下问题:

(1）因施工安装工艺问题,个别避雷器外串联间隙与10kV线路之间的引线与其他带电部位存在带电距离不足引起相间短路的问题,如图4所示,B相导线过桥引线与A相避雷器支架座顶部距离不足,多次放电。

（2）外串联间隙由复合外套绝缘子支撑,因外串联间隙在正常运行时承受10kV电压,在雷电流作用下承受雷电压,在强雷电压作用下存在发生雷击击穿的隐患,当绝缘子击穿后会造成线路接地,且固定外串联间隙避雷器安装位置与导线同一高度,绝缘子击穿不一定发生明显的裂纹,运维人员故障巡视时较难发现故障点,不利于快速排查故障快速复电。

（3）雷电计数器位于避雷器下端,距离地面高度较高,运维人员在电杆下方难以清晰观察到雷击次数,在线路带电时要借助无人机拍摄才能观察,或者线路停电后登杆观察。

图4固定外串联间隙避雷器安装隐患图

3结语

固定外串联间隙避雷器在10kV线路防雷中效果显著,经过现场实际应用验证能够有效减少雷击对线路的影响,是一种有效的防雷措施。在实际应用时,要注意做好安装过程的管控,确保避雷器安装到位,与其他带电部位保持足够距离。另外,固定外串联间隙避雷器支撑底座由复合外套橡胶构成,存在击穿的安全隐患:雷电计数器安装位置高,不方便运维人员观察等问题仍需避雷器设计者逐步加以改进。