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10千伏配电线路防雷措施初探

2021-01-13王凯

消费电子 2021年12期
关键词:避雷器杆塔雷电

王凯

【关键词】10 千伏;配电线路;防雷设计

现阶段我国居民的经济水平始终处于不断提高的过程当中,最直观的表现就是人均生产总值提升十分明显。对于10kv配电线路来讲,其绝缘效果一般,且配电网组成复杂,在雷电发生时,受到破坏的概率很高,为提升这种线路的壁垒性能,供电企业的设计运维人员需要尽可能对线路当中存在的问题提高重视程度,保障人们在生活中用电更加放心。

一、雷击故障特点

(一)分布区域性

实际上雷击故障难以找到规律,技术人员面对这种明显的随机性,可以选择以预防为主展开工作,掌握雷击故障多发位置之后,研究雷击空间并进行预防。如:某地区的10kv配电网故障分布细节如图1所示。

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图1当中的红色部分就是雷击故障点,显然故障位置在西部的空旷地区更加密集,尤其是与东部相比,这种情况十分明显。且根据地图分析,雷击故障点在空旷和水域发达的地区更加集中。对于10kv配网架空线路来讲,杆塔高度通常会控制在12m左右,同时其周边楼层比较高的楼房也能够屏蔽10kv线路。若配电线路假设在比较广阔的位置,就会失去大部分的屏障以及保护,也会明显提升雷击事故发生的概率。同时雷电活动和灾害发生的原因,与分布线、地形等相关因素之间的关系比较密切,可以以此为切入点展开控制工作。

(二)时间集中性

虽然雷击事故的规律很难掌握,但根据分析也能明确故障的空间分布特点规律性比较明显,同时雷击事故以及配电线路的跳闸概率也有规律。某电力部门根据当地8月6-25日之间的10kv配电线路故障相关情况分析,当地八月的6-25日之间大多数天气属于雷暴天气,显然产生故障时间集中的主要原因就在于此,需要工作人员找到容易产生雷击跳闸事故的时间段,并提前做好预防措施,投入相应的人力和物力等,对电力网络正常运行的稳定性提供保障。

(一)线路直击雷跳闸率

在对直击雷的耐雷水平进行计算的过程中,技术人员需要根据往常的管理工作落实细节展开工作,同时对于10kv配电线路雷击,波阻抗固定的取值可以确定在335Ω,计算公式可以使用彼得逊法则,内容如下:

实际上我国除了西北部的边远地区之外,其余地区的雷击线路雷电流幅值概率都能够用如下公式进行表述:

使用上述公式计算之后,工作人员就能够掌握直击雷耐雷击水平,再配合微分计算的方式计算雷电流概率幅值密度即可,函数表达方式如下:

(二)感应雷跳闸率

在雷雨云放电的过程当中,其附近的线路先导通道内负电荷会被中和,最终形成的电场强度会产生明显的降低变化,正电荷释放速度加快,导线两端移动最终也就会形成感应雷电压。在这样的背景下,杆塔周边的电磁场会逐渐强大起来,这会引发电压变化,这期间静电感应电压以及电磁感应电压也会相互叠加,最终产生明显的过压现象。其具体计算公式如下:

当雷电击打在地面位置,则会产生明显的感应雷电压,这时的感应过电压用公式表示如下:

(一)避雷器优化安装

1、安装点

虽然配电线路很容易被雷击故障影响,但行业内已经整理出了针对这种故障将对危害的具体方式,其中最经济有效的方式就是避雷器设备的安装。当下行业当中投入使用的避雷器,其保护范围已经能够达到180m左右的范围。

避雷器的安装在一定程度上减少了电缆、柱上开关等设备受到雷电比入侵的可能性[1],同时也能减少设备损坏导致的停电事故产生的概率。但难以避免的是部分雷击风险较大的地区依旧经常产生故障。

在避雷器安装时,需要注意的要点有三方面,首先是对于山顶位置的杆塔,需要安装的是线路避雷器,而山腰位置的杆塔[2],则要在山脚安装避雷器。其次是在输电线路周边的1.2km之内,若有高大树木和信号塔等设施,则要在特定区域内安装避雷器。最后是在雷电定位系统的统计工作落实过程中,需要在密度太大的位置安装避雷器。

2、安装密度

如:某地区参与构建模型的参数数值如下,杆塔高点为12m,线路档距为50m,同时导线弧度能够忽略不计,但若杆塔横担的长度固定数值为1m,则技术人员需要选择雷电冲击闪络电压为200kv的绝缘子串使用。

(二)降低接地电阻

常见的接地电阻降低措施以当地为例,当地的中部和南部地势比较平坦,且基本是由冲积河流组成,土壤厚度在20-30m之间,由于电阻率较低,因此降低电阻工作落实难度不大。

在通常情况下技术人员会选择避雷器和杆塔接地配合,当接地电阻处于地位状态时,杆塔不共地时雷电流泄放量高于不共地条件。在安装避雷器设备时,需要注意考虑的还有土壤当中的电阻率,若数值比较小,则能够直接接地,而反之就要配合使用避雷器以及杆塔。

综上所述,在10kv配电线路结构当中,其工作原理比較复杂,因此发生事故的频繁程度也很高,相关技术人员在对线路进行保护的过程当中,需要加大力度检验线路结构当中的不合理之处。对性地落实的落实解决方案,最终减少线路配电过程中的能源浪费情况,原则就是以预防为主。

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