10kV配电线路防雷设备的选择与应用

引言

近年来我国对于配网防雷技术的研究不断加大,出现了各种新型防雷措施,其应用条件、环境各不相同,但各地配网在防雷设备的实际应用中没有根据自身实际情况进行选择,导致防雷效果大打折扣。因此,本文结合珠江三角洲地区的配网设备状况,分析目前各配网设备使用的防雷措施及存在的问题,通过合理选择相应的防雷措施及应用新型防雷设备,进一步提升配网的综合防雷水平。

110kV配电设备的防雷现状

1.110kV配网防雷措施及存在的问题

为防止雷电波入侵变压器导致绝缘损坏,普遍做法是在配变的高、低压侧分别安装避雷器,通过避雷器动作时的限压作用保护配变绝缘免遭雷击损坏。在没有安装低压避雷器时,低压绕组出线相当于通过线路波阻抗接地,低压绕组在中性点过电压作用下会产生电流,并产生磁通,在电磁耦合作用下,在高压绕组中感应出高电压,危及绕组的安全运行,此过程称为逆变换。与逆变换相反,雷电波由变压器低压侧入侵,低压绕组上的电流通过电磁耦合作用在高压侧产生过电压,称为正变换。雷击过程中配变逆变换产生的过电压危害大于正变换产生的过电压。在配变的高低压侧都安装避雷器能有效抑制正变换过电压的幅值,并在一定程度上降低逆变换过电压。但是,对于强度、陡度都较大的雷电波作用下产生的逆变换过电压,通过在高、低压侧安装避雷器还难以完全消除危害。1.2架空导线的防雷措施现状及存在的问题

金属氧化物避雷器属于阀式避雷器,其保护作用主要靠间隙和阀片的相互配合完成,但其保护范围非常有限,仅对紧靠其安装的杆塔设备有较好的保护效果:当雷电流能量较大,超过避雷器承受能力时,避雷器被击穿,由于没有间隙隔离,往往造成永久接地故障,反而影响电力供应。此外,避雷器一般装在杆塔上,发生内部击穿时,巡视人员较难通过外观判断避雷器故障,加大了故障点的查找难度。

1.3电缆线路的防雷措施现状及存在的问题

在电缆终端头安装性能优良的氧化锌避雷器是降低电缆雷击故障的有效方法。而电缆中间头作为电缆线路防雷的薄弱点,无法像终端头一样通过安装避雷器进行防雷保护。如何保护电缆中间头免遭雷电波侵害,是提高电缆耐雷水平的关键。

210kV配电线路防雷措施的差异化选择

2.1防雷变压器的使用

2.1.1Yzn11联结防雷变压器

防雷变压器的设计原理是在绕组中串入方向相反的绕

组,利用反向绕组抵消正、逆变换过电压。以目前广泛采用的Yzn11防雷变压器为例,其高压绕组连接成Y形,低压侧每个芯柱的绕组由两部分组成,其匝数相同,反向串联组成。无论雷电流多大,总磁通保持为零,有效消除了正、逆变换过电压。

2.1.2附加防雷绕组的防雷变压器

附加防雷绕组变压器设置有一组独立的反向绕组,变压器正常运行状态下,闭合器断开,防雷绕组处于开路状态,当变压器绕组有雷电波入侵时,防雷绕组导通投入运行,防雷绕组在铁芯上产生的磁通与低压绕组产生的磁通相互抵消,抑制正、逆变换过电压。

2.1.3避雷器内藏于变压器内

将氧化锌避雷器装在变压器内部,减小了避雷器连接引线的长度,降低了引线在雷电冲击电流作用下的压降,避雷器免受高温、雨淋、污秽等因素影响。此外,避雷器浸泡在变压器油中,能通过油循环散热,大大改善了避雷器散热条件,减缓了避雷器老化过程,延长了使用寿命。

2.1.4防雷方案的选择与应用原则

防雷变压器的应用应考虑负荷特点、投资水平、配变损耗等因素进行差异化选择。其中,Yzn11联结防雷变压器适用于负载率低、雷害严重的地区:附加防雷绕组变压器适用于投资水平高、负荷集中、雷害严重的地区:避雷器内藏于变压器内适用于气候恶劣、污秽严重的地区。

2.2新型避雷器的合理使用

2.2.1跌落式避雷器

跌落式避雷器正常运行时,与普通避雷器一样承受系统电压,并在系统出现过电压时动作泄流。当避雷器发生故障时其本体会自动跌落,与系统脱离,同时可以像跌落式熔断器一样直接通过绝缘操作杆更换避雷器本体,维护时不需停电,提高了运维效率和配网供电可靠性。

2.2.2线路过电压保护器

线路过电压保护器限流元件通过连接金具固定在瓷横担上,引流环套在横担上,与导线直接形成间隙,其结构如图1所示。雷击时,引流环与架空线路间的空气间隙被击穿,此时过电压保护器残压被限制在一定范围,避免绝缘子闪络。其安装过程不需去除导线绝缘层,所以导线不存在防水问题且施工方便,避雷器本体不承受系统电压。该设备不仅适用于架空绝缘导线,也适用于架空裸导线。但基于引流环的结构设计,只能安装于直线杆横担上。

2.2.310kV线路雷击闪络保护器

10kV线路雷击闪络保护器由引弧电极、闪络保护器本体、安装金具组成。当线路遭到雷击产生过电压时,空气间隙击穿放电,限制过电压。通过配合不同的金具,其可安装于直线杆塔横担及耐张杆塔的绝缘子上,雷击闪络保护器可采用杆塔作为自然接地,降低了安装条件要求和难度,具有价格便宜、安装简单、动作可靠、维护方便的特点。

2.2.4新型避雷器的选择与应用原则

新型避雷器适用于对架空裸导线、绝缘导线的防雷保护,跌落式避雷器也可取代传统金属氧化物避雷器,实现对电缆终端头的保护。其中,跌落式避雷器一般安装于铁塔等有较宽位置的地方:线路过电压保护器一般安装在直线杆塔上:10kV线路闪络式避雷器可安装于直线、耐张杆塔上。

3结语

综上所述,对于各地的配网防雷方案,应根据线路设备所处地形、网架结构、保护要求等进行差异化选择,综合考虑气候、地形、经济水平等因素的影响,科学取舍,以保证10kV配电线路的防雷效果。