? 芳村位于广州郊区,随着城市化的发展,由1996年开始,对地区内的10kv架空导线逐步更换为符合gb12527、gb14049规定的绝缘导线,芳村地区绝大部分的架空导线,换为钢芯铝绞线聚乙烯绝缘架空线。 在架空绝缘线推广10多年来,其优点是显著的,随着配电架空线路绝缘化率的提高,配电线路的供电可靠性不断提高,线路的故障率下降;美化了城市景观,减少树木生长对架空线路运行的危害;防止环境污秽对导线的直接影响;具有良好的社会效益和经济效益。 但是,在近几年的运行中,发现架空绝缘线存在遭受雷害多,导线容易进水氧化等问题,由此引起断线事故较多。 从2004年至2006年8月份,广州芳村地区10kv架空绝缘导线受雷击破坏统计见表1。 由表1的统计数据看出,2004~2005年两年里,发生雷击事故引起的击断绝缘导线共8起,对雷击后绝缘子爆裂、隔离开关引线被击断等事故5起,雷击损坏变压器1起。雷击多发于每年的6~9月份的台风雷雨季节。而发生的雷击事故集中在桃园f7、桃园f19(两路馈线共4起)、芳村f6(2起)、山村f28(4起)、福沙f2(2起)。 1雷击造成架空绝缘线路故障原因 架空线路多次的雷击事故的原因是多方面的,具体分析如下: 气候环境影响,由于广州地区在北回归线附近,夏季台风季节,雷电活动活跃,根据国家有关统计数据,北纬23°以南地区平均雷电日每年达80日,我国南端的雷州半岛及海南岛,年平均雷电日达120~130日。 地理条件限制芳村地区的地形地貌,决定该地区是个多雷区。雷击区与地质结构有关,若地面土壤电阻率的分布不平均,在电阻率特别小的地区,雷击率较大。具有不同电阻率的土壤交界地段经常发生雷击,具体表现为河岸、低洼地区较易受雷击;在旷野地区,即使建筑物不高,也容易受到雷击。 芳村地区受雷害较多的10kv线路为芳村f6、福沙f15、冲口f18、桃园f7、山村f5、山村f28,其中芳村f6线路属电缆与架空线混合供电线路,主干线全长12.174km,有5.419km延花地河岸架设;冲口f18线路同样属电缆与架空线混合供电线路,主干线全长6.202km,延花地架设有1.570km,两处跨过花地河共0.162km;桃园f7与桃园f19同杆架设10.230km,以架空线为主的馈线,其中途经空旷田野、延河岸共3.685km。山村f28为主干线,全长8.259km的架空线路,其中有4.999km线路与山村f5同杆架设,途经农田等空旷地区;福沙f15主干线全长5.07km,全线在空旷地区延河架设,附近是农电和村屋;福沙f2与福沙f15同属于一个供电区域,福沙f2全线为主干线,全长3.943km的架空线,比福沙f15线路短,但是发生雷击事故却比福沙f15线路多。 直击雷电流通过地表突出物的电阻入地散流。假如地电阻为10ω,一个30ka的雷电流将会使地网电位上升至300kv。直击雷放电的能量通过电磁感应和静电感应方式向四周辐射,导致设备过电压放电,这就是感应雷。所以,感应雷危害是大面积的,而且对一个电气设备来说,比直击雷更常遇到。 有资料计算表明,当雷击电流为30ka斜角波,雷云高度为3km,导线高度为10m,击中距末端匹配的500m长架空线路中点100m处地面时,线路上感应电压为150kv幅值的振荡波。此波为电磁感应和静电感应共同作用的结果。 感应过电压的幅值ug与雷电主放电电流的幅值i成正比,与雷击地面点至导线间距离s成反比,感应过电压的大小也与导线距地面的高度有关。导线距地面越近,感应过电压值越小,这是因为导线对地电容与其距离成反比,距离大,电容小。 感应雷过电压的幅值可达300~400kv,足以使60~80cm空气间隙击穿,或使3个x-4.5型悬式绝缘子闪络。目前根据标准制造的10kv架空绝缘导线,在一般情况下其冲击电压耐受水平为93.8kv,故雷击过电压对35kv及以下线路都会引起闪络。 当雷电发生,架空绝缘导线有雷电过电压闪络,瞬间电弧电流很大,但时间短,会把绝缘导线的绝缘层击穿而暂时不会断导线;但是在两相或三相之间的闪络形成金属性短路通道,就会引起数千安培工频续流,电弧瞬间能量骤增,由于绝缘层对电弧形成屏障,使电弧移动缓慢,工频电弧集中在绝缘层的破坏点,使绝缘导线的电弧部分被固定,产生高温,继而烧断绝缘导线。所以从表1中看到,雷击后两相或三相导线同时烧断的事故也时有发生。而从前使用裸导线,反而没有频繁出现雷电击断导线,是因为发生由雷电引起的过电压闪络,产生工频续流时,电弧在电磁力的作用下,沿着裸导线移动,不致于集中在导线固定部位造成断线。 2架空绝缘导线的防雷措施 做好对10kv架空绝缘线路的防雷措施,是做好运行维护工作的重要保障,广州荔湾供电局对架空绝缘线路的防雷采取的措施如下。 2.1安装接地避雷线 由于架空绝缘导线具有种种不可替代的优点,不可能因为易遭雷击断线而不再使用架空绝缘导线。上文曾提到10kv架空线福沙f15与福沙f2的地理条件、供电区域都大致相同,福沙f15附近还有河道,本来受雷害比福沙f2要多,但实际的事故统计次数却并非如此。原因是福沙f15靠近河道和跨农田的架空线,都安装了接地避雷线,进行屏蔽,避雷线将雷云对地放电,引向自身并泄放到大地,防止线路免遭直接雷击。此外,一旦线路遭受雷电绕击时,避雷线还会起分流耦合和屏蔽作用,使线路所受的冲击波降低。避雷线可使电力线路上的雷电流减少近一半,同时它的屏蔽效应,还可以降低电力线路上的雷电感应电压,减少架空线路和设备受损几率。事实证明,在重要配电线路绝缘水平较低的情况下,虽然架空避雷线容易受雷击而造成反击闪络,并不能完全消除工频续流烧断架空绝缘导线的现象,但是安装架空避雷线,还是可以防止直击雷与感应雷过电压对绝缘导线的破坏。2006年3月在桃园f7与桃园f19的同杆架设线路上安装避雷线,至2006年11月,没有发生雷击破坏电气设备事故。 2.2安装避雷器 对10kv架空馈电线,荔湾供电局大多在柱上sf6断路器两侧,配电变压器一次侧安装避雷器,在架空绝缘线路上安装避雷器防护雷击过电压,是当今各地普遍采用的方法。避雷器是一种限制由输配电线路传来的雷电过电压,或由操作引起的内部过电压的电气设备。实质上它是一种放电器,并联在被保护设备附近线路上。当电压超过避雷器的启动电压时,避雷器立即放电,限制了过电压,从而保护了其它电气设备免遭损伤。其作用可以吸收雷电放电能量和限制感应过电压。现多采用复合外套避雷器,该类型避雷器的雷电冲击残压可达50kv,大电流冲击耐受可达40ka。一般10kv线路遭受直击雷的雷电流超过20ka。从日本九州电力公司提供有关数据可知,要消除雷击事故,必须每基杆均安装避雷器,当避雷器密度增加,感应过电压也同时降低。 该方法可以限制过电压,吸收过电压能量,以档距50m计算,每基杆安装三相避雷器的话,每km投资约1.8万元,但是由于避雷器本身的设计局限和一定寿命,而且受到避雷器的质量决定,安装避雷器后不可能一劳永逸,还要投入一定的维护费用,一旦更换或安装时,受影响的停电范围,涉及整条或大部分的架空线路,所以,目前没有采取在10kv架空线全部安装避雷器的方法,防止雷击断线的措施。 2.3过电压保护器 由于避雷线和避雷器的推广使用各有其限制性,从2005年底开始,尝试架空绝缘导线采用线路过电压保护器。首先选取了有代表性的10kv冲口f18淡养支架空线路作试点,该线路分别在线路首、末端、跨河道两端各安装一组保护器,空旷地区每隔3基杆安装一组,共安装过电压保护器9组,其中的4组安装了动作计数器,当过电压保护器发生放电时会自动记数。安装过电压保护器后,2006年的夏季在汛期,台风接二连三地发生,但没有出现雷击断线或破坏电气设备事故,其中一台动作记数器记录过一次放电。 保护器由限流元件、串联不锈钢引流环和该环与绝缘导线间的间隙组成。一般情况下,保护器利用串联间隙释放雷电过电压,利用限流元件切断工频续流。在一般地区可以在每隔3~5基杆安装一组。 现阶段的过电压保护器,只处于试用性质,从运行数据看来,安装过电压保护器对防止雷电过电压,对架空绝缘导线的保护效果较为明显。? |