线路避雷器的绝缘配合分析与研究

线路避雷器的绝缘配合分析与研究

(中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局广东广州510000)

摘要:电网故障分类统计表明,雷击是高压和超特高压输电线路故障跳闸的主要原因,工程上通常采用降低接地电阻、架设双避雷线,减小避雷线保护角等方法来降低雷击跳闸率。在雷电活动强烈、降低接地电阻困难的山区线段,安装线路避雷器是最行之有效的降低雷击跳闸率的方法,国内外都对线路避雷器开展了多方面的研究。

关键词:线路避雷器;绝缘配合

因遭受远区雷击发生跳闸事故,线路绝缘未闪络,站内避雷器损坏。通过对线路雷击跳闸分析、避雷器解体检查以及仿真计算,判断线路出线避雷器损坏的原因是降压运行线路因线路参数发生变化,在特殊工况下承受较大操作冲击电流,超过避雷器所能承受能量,使避雷器击穿。

1线路避雷器放电电压性能研究

1.雷电冲击放电电压水平选择。线路避雷器的放电电压性能包括雷电冲击放电电压和工频耐受电压两个方面。线路避雷器绝缘配合的原则:线路避雷器的放电电压性能应与线路绝缘水平相配合,确保避雷器在超过系统绝缘水平的雷电过电压下放电,在各种工频(过)电压下不放电;在操作过电压下应尽可能不放电,运行经验表明,按上述规定设计的线路避雷器普遍适用于220kV输电线路,能够可靠保护线路绝缘子或空气间隙在雷电冲击电压下不闪络。如果实际工程中线路绝缘水平较高,带间隙线路避雷器的雷电冲击放电电压可以依据线路绝缘水平确定。

2.工频耐受电压水平选择。线路避雷器应能承受一定幅值和时间的工频过电压和谐振过电压,保证在工频电压下不放电。考虑到污秽、长期运行、操作冲击是干弧距离的限制因素,电气设备的实际工频1min耐受电压水平都远高于可能作用于设备上的工频过电压。对设备或线路避雷器工频耐受电压的要求都是偏于严格的,这是考虑了操作过电压是主要限制因素,提出偏高的工频耐受电压不会对产品设计产生影响。另外,还应考虑线路避雷器在本体故障短路的极端的情况下不动作。目前国内外相关标准都没有规定本体短路时线路避雷器应能够耐受的工频电压值。考虑到本体完全短路属于极小概率事件,同样,上述绝缘水平的选取与海拔无关,即220kV线路避雷器在实际运行海拔高度等条件下的工频耐受电压应不低于340kV。本体短路时在实际运行海拔高度等条件下的工频耐受电压应不低于230kV。

2线路避雷器的绝缘配合分析

1.线路避雷器选型分析。根据5线路参数及绝缘水平,避雷器标称放电电流、线路放电等级偏低,造成避雷器事故,对于降压运行线路,需对避雷器参数重新核算。一是避雷器标称放电电流对系统影响。避雷器标称放电电流是用于划分避雷器等级的,它是避雷器最基本的技术参数之一,表示避雷器保护特性和能量吸收能力的主要参数,标称放电电流下的最大残压确定其雷电冲击保护水平,影响变电站过电压保护的可靠性和避雷器本身运行的可靠性。二是通过故障线路避雷器雷放电电流估算。选择避雷器标称放电电流的主要依据之一是雷电过电压侵入波通过避雷器的雷电放电电流,这与避雷器所在地区的雷电日水平、雷电频度、线路防雷设计、进线段防雷设计、变电站的设备布置、运行方式以及变电站所处的地形等许多因素有关。对于进线段落雷,雷击点离变电站人口处愈近,雷电侵入波过电压愈高,变电站近区雷击时通过断路器线路侧避雷器的雷电放电电流可能很大;进线段外远区雷,是通过避雷器雷电放电电流中概率最高部分,由于波的传播时间已超过了雷电流波的持续时间,无须考虑波的多次折反射的叠加效应,通过避雷器的雷电流仅为单次进波。三是避雷器标称放电电流偏小危害。当避雷器标称放电电流选择偏小,通过高于标称放电电流的雷电流概率大,试验及运行经验表明使用寿命、运行可靠性与避雷器的雷电流耐受次数、冲击电流的幅值有关,遭受雷电流冲击次数越多,避雷器使用寿命减少,冲击电流幅值越大,能耐受雷电冲击次数越少。

2.避雷器的线路放电等级。线路放电等级是避雷器耗散能量能力的另一种形式,与避雷器额定电压及其在特定线路参数(长度、波阻、过电压倍数)下所呈现的实际冲击电流和残压等有直接关系。在一般工程中,特别是100km以下线路,均不需考虑线路放电等级问题,通过对该次雷击跳闸事故计算可知,线路1A相避雷器在0.4ms时间内其放电比能量为4.3,B相避雷器在0.4ms时间内其放电比能量为3.5,对应的线路放电等级为4或5级,根据厂家提供该避雷器型式试验报告可知,该避雷器放电等级为3级,超过避雷器在系统暂时过电压和操作过电压下所能承受的能量。

3.提高避雷器额定电压和残压,使用Y10W-216/562避雷器。目前,存在部分220kV线路采用Y10W-216/562避雷器,避雷器额定电压和残压提高,该避雷器的伏安特性曲线也发生变化,标称放电电流下残压提高到562kV,虽然降低站内设备绝缘裕度,但仍然满足绝缘配合条件。在线路发生单相短路、相间短路时,操作过电压满足规程要求,避雷器不承受长时大电流冲击;在发生在三相接地短路条件下,避雷器承受比能量可达到5.2;Y10W-216/562避雷器操作冲击残压和额定电压有效值。

4.线路避雷器和绝缘子串的雷电冲击绝缘配合。在安装线路避雷器的时候,需要在安装之前,充分考虑到线路的绝缘性,使得各个线路之间的绝缘配合得到很好地实现。在这个过程中,需要考虑到线路绝缘子串之间的绝缘配合,最好,能够做到当两者雷电产生冲击放电的时候,所表现出来的伏一秒特性的曲线不会是交叉的,同时,线路绝缘子串还需做到,其50%的雷电冲击不会小于线路避雷器自身的50%雷电冲击放电电压,进而做到这两项检测指标的安全性,实现安全稳定性。当线路避雷器的50%雷电冲击电量所产生的放电电压,相当于串联环境下的50%雷电冲击作用于放电电压与氧化锌阀片自身直流的1mA电压之和。线路避雷器本身是有氧化锌阀片与串联的外部空气间隙两个部分所共同组成的,当线路避雷器50%的雷电冲击高于外部空气间隙数值的时候,主要是由于氧化锌的非线性电阻所带来的影响。

5.选择正确的安装地点。在一般情况下,高压输电线路都建立在地理环境较为复杂的野外,因此,当线路遭受到雷击的时候,集中于某段线路的区域,如雷暴区域、土壤电阻率存在差异的区域以及地下存在地下水的区域等,即被称之为易击区。对于这类地区,应当进行主动的避让。另一方面,由于易击区的建设维护费用较为高昂,因此,为了实现经济效益与发展的有效结合,需要对这类区域进行科学合理的规划。在无法明确绕击路线的时候,将每条线路都安装上线路避雷器是更加安全与保守的。当高压输电线路的电压等级越高的时候,线路绕击的可能性将会进一步提高,由于线路绝缘性更为明显,所以,反击也就更不易产生。比如,相对导线的鼓型来说,绕击若发生于中部的相导线,需要的即是将线路避雷器安装在中部的相导线,这是由于避雷线的保护角差异所导致的。

就我国的实际情况来说,由于我国处于温带,其雷电活动对于电网的影响也就较为明显,由雷电所带来的电网破坏与火灾事故也就在频繁的发生,所以,对防雷活动的重视需要进一步加强,以此来实现我国电网活动的有效运行。还要加强对线路避雷器与绝缘子串的之间的绝缘配合,进而提高其整体的防雷能力。

参考文献:

[1]中国电力科学研究院,中能电力科技开发有限公司,国网电力科学研究院.交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器[S].北京:中国电力出版社,2016.

[2]车文俊.线路避雷器串联间隙距离的设计与试验[J].电瓷避雷器.2016(1):31-32.

[3]王兰义,赵冬一,胡淑慧,等,线路避雷器的研究进展[J].电瓷避雷器,2016(1):26-34.

探讨电力工程技术问题与施工安全

杨培仁

(佛山市众辉电力工程有限公司528000)

摘要:随着社会经济的发展,人们在生产和生活中对于电力能源的需求量逐渐增长,电力系统随之趋于多元化及复杂化,从而影响了其稳定性及安全性。电力工程技术与施工安全问题的解决为电力工程的稳定、安全进行提供必要的保障,同时,也成为了电力工程中需要解决的核心问题。本文主要对电力工程中存在的主要技术问题及其解决办法进行了分析;同时,对电力工程中的施工安全提出相应解决措施,为电力工程安全、稳定、高效的运转提供了一定的指导和保障。

关键词:电力工程;技术问题;施工安全

引言:在对电力工程进行深入分析的过程中,了解到电力工程涉及的施工项目非常多,这就需要对各项施工项目实施有效分析,并采取有效措施进行电力工程施工。另外,在电力工程施工时还应引入合理的技术手段,缩短电力工程施工周期,确保电力工程顺利开展。

一、电力工程存在的技术问题

电力工程存在的技术问题往往直接影响着电网的安全运行,是诸多安全事故发展的主要原因,电力工程主要存在外力作用、闪路、过电压等问题,这些问题的存在给电网的科学合理规划发展带来了极大的阻碍,严重影响电力工程的继续发展。

1.外力作用。在建设完成电力系统之后,常常受到外力作用的影响而出现事故,例如,用户不规范使用电,随意摆放家里的电线,时间久后很容易造成老化的电路故障,带来安全隐患。另外,由于在成功构建架空线路的电路供应方式之后,需要耗费大量的人财物进行后续的维护工作,因而使得管理人员的工作任务增多,为将来线路的使用也留下了较大的安全隐患,因而必须研究新的配电网线路形式。

2.闪路放电问题。电网运行过程中设备的绝缘件表面长期积累污物,当污物积累到了一定程度其中的含盐量对绝缘件的外表面的腐蚀性会增大,这种情况如有遇到工作环境中的湿度达到一定状态就很容易引起闪路放电问题。另外积累的污物会降低了绝缘件的冲击性能,导致电力工程设备在遇到雷电或者内过电压的冲击时导致闪路放电。闪路出现之后容易引起线路单相接地导致其余相电压升高,正常情况下相电压的升高并不会对绝缘件造成太大的威胁,但是如果是在非常恶劣的环境下运行绝缘件的耐受电压能力下降,所以在非故障相电压升高还可以系统运行的两个小时内,还是会有可能再次出现污闪点。

3.过电压。过电压会很大程度上影响供电的性能,电气设备长期的供电运行,会承受工频电压、内部过电压、大气过电压的作用,这样恶劣的天气环境下很容易导致安全事故,这主要是因为我国的很多的配电网在建设的时候,设施不完善,或者爬距不够,这是造成过电压施工的重要原因。在配电网的电容电流超出额定值的时候,不采取相应的措施,很容易激发高于四倍相电压的过电压,其危害可想而知,过电压往往会造成电力设施的损害,而且损坏的时间往往在恶劣的天气环境下,进行抢修的难度较大,带来的经济损失较大。

二、解决电力工程的技术问题的对策

解决配电网电力工程的技术问题是电力工程发展必须解决的问题,从其存在的问题出发,要想从本质上解决这些问题,以提升我国配电网供电的质量,促进电力工程的安全稳定的发展。

1.完善配电网结构。完善配电网结构是我国电网优化的重要内容,其包括简化供电电压等级和合理选择配变容载比。电力在传输的过程中,其往往采用的是逐级降压的方式进行的,但是在降压的过程中,因为多种原因为导致电能的浪费,对电网的运行不利,而且给远距离输电造成了很大的经济浪费,所以简化电压等级不仅仅能够减少变电站的建设,同时能够降低电能在降压时候的浪费。另外,根据用户的情况进行配电,同时选择合适的变压器来控制配变容载比来完善配电网结构,采用新型的电缆供电方式,以进行电力的供应,保证电力输送的安全稳定,同时需要对用电线路进行合理的规划,减少安全隐患的产生。

2.完善配电网防污设施。配电网运行过程中的闪络现象会造成设备的损坏,也会导致局部的断电,所以为了防止此类事故的发生,需要从造成闪络的原因入手,采取相应的措施,例如:在绝缘设备上面加防污罩,同时安装相应的吸湿设备,为电力传输创造一个良好的环境。同时,为了增强电网抗雷击的能力,需要完善避雷措施,并且对雷雨多发地带还需要增添相应的避雷措施,以降低配电网受雷击此时,提升其抗雷击的能力,保障配电网的安全稳定运行。

3.通过使用联络开关可以适当缩小配电网故障停电范围,从而能够有效减少因配电网故障而导致的大面积停电对城镇居民造成的影响。并且当前普遍选择推柱上式SF6开关来提高联络开关的性能以及使用周期,进而在自动恢复电力供应的基础下提高了供电能力,有效地缩窄了停电范围。所以,适当缩小配网的故障停电范围可以提高配网的转供电能力,这也是供电部门所要仔细研究的问题。

三、配电网电力工程施工安全策略

1.做好施设计规划。规划设计配电网过程中,必修将地区规划中电力负荷增长的现状考虑在内,并且结合本地的人文地理特征,考虑供电可靠性的相关意见,合理规划设计,通过有效分析和归纳问题,为安全开展配电网电力工程施工创造有利条件,奠定良好的基础。

2.定期进行维护。在配电网电力工程施工过程中,必须认真细致检查已完成施工的环节,对线路中是否有异常情况进行考察,有效维护好线路后期工作,因为在施工中工程任务没有全部完成,因此在施工中必须维护与保养已完工的线路,进而为整个工程质量奠定基础。

3.施工环境妥善处理。第一,在配电网电力工程施工过程中通常选择偏僻的位置安装配电网,在布置配电网的杆塔过程中,应当选择正确合适的位置,不宜在道路附近设置杆塔,同时要使配电网所受到的不良因素的影响减少到最小。第二,由于配电网一般都位于户外的空旷地区,这就使线路遭受雷击的概率有所上升,所以在配电网电力工程施工过程中,应该选择适当的防雷措施。例如安装避雷器、增设支柱式的绝缘子、开展地线铺设等,从而起到防雷的作用。第三,对施工中使用的设备进行维护和保养。在开展配电网电力工程的区域内,应该查看施工区域内是否存在污染比较严重的工业区,这些污染会给电气设备造成严重的影响,所以在施工过程中,应该对供电设备进行防腐处理,例如使用绝缘导线。

4.根据实际情况来制定安全施工方案。在配电网电力工程施工之前,必须全面考察施工范围内的各项工作和线路,周全地考虑工程施工中的所有环节和步骤,进而保证施工方案的正确选择和制定。在配电网电力工程施工过程中,要尽可能避免出现停电现象,阻碍施工有序进行,就算是不得已必须停电施工,则应当对停电时间进行严格把控,以此保证用户生产生活所受到的影响最小化。

四、结束语

综上所述,了解到在实施电力工程施工时会受到多方面因素的影响,加大电力工程出现技术问题的可能。在这个过程中就需要对电力工程常见技术问题实施有效分析,并根据分析结果制定合理的应对措施。在提升电力工程施工效果的同时,保证电力工程施工安全。上文通过多方面分析,电力工程技术问题,并制定有效改善措施。全面提升电力工程施工安全,提升我国电力行业发展水平。

参考文献:

[1]王政军,蔡桂婷,王新军.输变电施工中的技术问题及应对措施.《科技风》.2013;

[2]李克斌.配网�力工程的技术问题分析与施工安全措施[J].沿海企业与科技,2012(05);

[3]陈庆.电力工程技术问题及施工安全探讨[J].广东科技.2013(22)。

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