35kv线路防雷保护

35kV供配电系统中雷电过电压保护【摘要】随着我国经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，各行业对电能的需求量越来越大，这也对我国的供配电系统的安全性及其稳定性提出了更高的要求。供配电系统的安全性及其稳定性受到了多方面的威胁，其中一主要威胁就是雷电过电压。它可以破坏绝缘、损坏设备甚至造成人员伤亡、造成重大事故，影响电力系统安全发、供、用电，必须予以足够的重视和防范。本文针对35kV等级的供配电系统中雷电过电压形成、类型及防雷设备、防雷措施做进一步论术。通过对雷电过电压的原理分析进行分类，雷电过电压基本类型有直击雷、感应雷、雷电波三种。为了防止雷电过电压造成电气设备和电气线路的损坏，影响电力系统安全运行，电力系统中采用很多的防止雷害事故的措施。一般防止直击雷破坏采用避雷针、避雷线、保护间隙；防止感应雷采用电气设备金属外壳和建筑物、构筑物金属部分接地；防止高压雷电波破坏，采用装设避雷器的方法。【关键词】供配电；雷电过电压；绝缘；保护[Abstract]Alongwithourcountry'srapideconomicdevelopmentandconstantlyimprovethelevelofscienceandtechnology,industry,thedemandforelectricityisbiggerandbigger,thisisthesecurityandstabilityofpowersupplyanddistributionsystemofourcountryputsforwardhigherrequirements.Thesafetyofpowersupplyanddistributionsystemanditsstabilityisunderthreatfrommanyaspects,oneofthemainthreatisthelightningovervoltage.Itcandamagetheinsulation,damagedequipmentorevencausecasualties,causeseriousaccident,hair,offer,electricitypowersystemsecurity,mustgiveenoughattentionandprevention.Aimingat35kVlevelpowersupplysysteminthelightningovervoltageformation,typeandtheoryoflightningprotectiondevices,lightningprotectionmeasuresforfurther.Throughanalyzingtheprincipleoflightningsurge,lightningsurgebasictypeshavealightningstrike,lightning,thunderelectricwave3kinds.Inordertopreventlightningovervoltagecausedbydamagetoelectricalequipmentandelectricalwiring,affectsthesafeoperationofthepowersystem,powersystemadoptsthemeasurestopreventtheaccidentofalot.Generalpreventdirectlightningdamagebylightningrod,wire,protectiongaps;Preventinductionlightningusingelectricalequipmentofmetalcasingandbuildingsandstructuresmetalpartoftheearth;Preventhighpressureraywavesdamage,adoptthemethodofinstallingsurgearrester.【Keywords】Powersupply;Lightningovervoltage;Insulation;Toprotect0绪论35kV配电线路是属于我国配电网的重要线路，它是以直接的方式向广大百姓用户分配电能的形式来运行的。它属于中压网络，即中国的主要配电网络，一般没有避雷线保护且线路绝缘水平不高，再加上网络结构复杂，构架结构多样等特点，一旦遇到雷害天气，配电网不但直击雷能造成雷害事故，且感应雷也能造成很大的危害。极大地影响了配电网的供电可靠性和电网运行安全。35kV配电线路的防雷措施对于它的运作是非常重要的,防雷保护本身就是属于一个系统的工程,只有很好的保护好其防雷的功能才能保证电力系统的安全并且稳定的运行。1雷电过电压1.1雷电过电压的形成雷电是雷云之间或雷云对地面放电的一种自然现象。云中的水滴受到强烈气流的摩擦产生电荷，微小的水滴带负电，容易被气流带走形成带负电的云，大水滴则形成带正电的云。由于静电效应，带电的云层会在大地表面感应出异性的电荷，当电场强度达到一定值时，就会发生雷云与大地之间放电；在两个异性电荷云之间，当电场强度达到一定值时，便会发生云层放电。雷电的能量很强，电压可达上百万伏，电流可达上万安培。所以雷电过电压对电气设备和电力系统的危害极大。1.2雷电过电压的类型直击雷：雷电直接击中配电线路或设备，对其放电，产生破坏性很大的热效应和机械效应；感应雷：雷电放电时，由于静电感应和电磁感应会使周围的电气设备产生危险的过电压，造成设备的损坏；雷电波：输电线路上遭受到直击雷或发生雷感应，雷电波就会沿着输电线入侵变、配电所和电气设备。如果不采取防范措施，就会造成电气设备的损坏，甚至造成人员伤亡。235kV供配电系统的防雷电问题分析2.135kv线路的雷电过电压现状35kV配电网线路主要是直接向广大电力用户分配电能,配电网的安全稳定运行与人民百姓的生活紧密相关。它的覆盖面广、使用线路繁多，而且其防雷水平有待提升，以至于每年都有因雷电事故造成的状况发生，给我国电力事业带来损失，增加了作业难度。我国目前的防雷现状不容乐观，具体可从以下几方面表现出来。首先，35kv线路的架设线路短，不会全线架设，一般情况下只在发电厂、变电所进出线段架设一千米左右的避雷线，从而造成两段进线保护段架设避雷线不足,而且35kv线路的绝缘水平低,易造成其防止直击雷的能力下等缺陷。再次，我国有些地区的35kV线路等设备运行时间久造成设备陈旧老化,导致绝缘子冲击耐压水平低,绝缘水平降低,加上导线老化严重,致使线路承受闪络放电的能力大大降低,雷击闪络时极易造成绝缘子损坏和导线断线等现象。此外，35KV线路一般都使用混凝土杆塔,线路所用杆塔由于大部分不设人工接地,只在发电厂、变电站进线段的杆塔埋设人工接地体，而且有些人工接地体装置老化，腐蚀现象严重,导致接地体装置破坏，造成35KV线路塔杆接地电阻率高,使线路耐雷水平降低,雷击跳闸的危险性增加。2.2防雷措施存在的问题雷击是35kv线路出现故障的重要原因,35KV配电网线路防雷措施不到位，尤其在农村电网中，由于地面空旷、没有良好的防雷线设置，直击雷和感应雷经常在线路设施薄弱之处造成损害；绝缘子质量差以及线路接地不合格等原因同样会造成35KV线路容易遭受雷电事故损害。提高防雷的安全意识，加强对避雷防雷的硬件设施安装，科学合理地设置避雷器保护，安装避雷针、避雷线，注意降低避雷器的接地电阻。使用高性能的金属氧化物避雷器等，加强防范知识和意识的普及提升，做好防雷措施的设置，建立完备的应急预警机制，提高应对自然事故的能力，能够快速地反映并处理危险事故。提高其防雷水平的指标主要从两方面衡量：一是线路雷击跳闸率；二是线路耐雷水平。2.2.135kV线路雷击跳闸率高的原因分析雷击跳闸率n的概念：每百公里线路、40雷电日，由于雷击引起的开断数（重合成功也算一次），称为该线路的雷击跳闸率，简称跳闸率，跳闸率是衡量线路防雷性能好坏的综合指标，它可定性地用下式表示：n=N×P1×η式中，N——线路上的总落雷数P1——是雷电流幅值等于或大于耐雷水平的概率η——建弧率NP1——表示会引起闪络的雷击数。所以NP1η表示会引出开关跳闸的雷击次数，即跳闸率。线路雷击跳闸率与地面落雷密度正相关。我国地域辽阔，各地区的落雷密度有所不同，但大部分地区的落雷密度还是很高的。雷雨季节遭受雷击机会很多。线路遭受雷击有三种情况：一是雷击于线路导线上，产生直击雷过电压；二是雷击避雷线后，反击到输电线上；三是雷击于线路附近或杆塔上，在输电线上产生感应过电压。无论是直击雷过电压还是感应过电压，都使得导线上产生大量电荷，这些电荷以近于光的速度（每秒30万公里）向导线两边传播，这就是雷电进行波。直击雷过电压，轻则引起线路绝缘子闪烙，从而引起线路单相接地或跳闸，重则引起绝缘子破裂、击穿、断线等事故，造成线路较长时间的供电中断。雷电进行波顺线路侵入到变电站，威胁电气设备的绝缘，造成避雷器爆炸、主变压器绝缘损坏等事故，直接影响了变电站的安全运行。一般情况下35kV线路由于绝缘水平较低,雷击放电引起导线对地闪络是难以避免的,线路因雷击而跳闸必须满足两个条件:一是雷击时雷电过电压超过线路的绝缘水平引起线路绝缘冲击闪;二是冲击闪络转为稳定的工频电弧,35kV线路形成相问短路以致线路跳闸。图1雷击绝缘子的铁帽的击孔与闪络烧伤痕迹2.2.2耐雷水平我们把能引起绝缘闪络的最小临界雷电流称为耐雷水平。耐雷水平是判断输电线路耐雷性能的一个重要数据，也称保护水平。耐雷水平愈高、意味着线路防雷措施愈完善，绝缘子串冲击闪络的概率愈小，输电线路的电压等级愈高，其重要性愈大，因而要求有较高的耐雷水平。耐雷水平是评定线路防雷性能优劣的一个至关重要的标志。线路耐雷水平与杆塔冲击接地电阻大小、杆塔尺寸、档距、绝缘子型号、绝缘子片数、杆塔周围的地形情况、线路运行维护水平等线路实际情况联系紧密。3防雷保护措施。3.1选择典型的防雷保护接线防止35kV线路直击雷和进行波最有效的方法是架设避雷线。但因雷击避雷线时，避雷线上产生的电位相当高，35kV线路的绝缘水平承受不了这个高电压，容易造成反击，同样会引起线路跳闸，同时避雷线线路造价又高，因此，35kV线路只在变电所进——出线段，根据变压器容量，架设1~2公里避雷线，以限制流进避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度。但变电所的阀型避雷器不允许通过太大的雷电流，一般不应超过5kA，再则通过阀型避雷器的雷电陡度也不允许太大，陡度太大亦即电压上升速度太快，会使避雷器来不及放电，使避雷器冲击电压提高，从而作用在被保护物的电压也提高了，这就容易破坏设备的绝缘。为了降低侵入波的峰值和陡度，35kV线路除架设避雷线外，限制侵入波峰值的办法是在避雷线两端杆塔上还加装管型避雷器或保护间隙。为此，35kV线路和变电所要选择典型防雷保护接线，如图2所示：图235KV变电站防雷保护接线简易图图中：HY5W2-52.7/134型氧化锌避雷器；GB1-2-GXS（35/2-10）型管型避雷器。GB1型的作用，当进线段外侧无避雷线段线路受雷击时，雷电波经过一段线路衰减后变形，陡度会降低，但仍很大，经GB1放电后，以降低侵入波的峰值和陡度；GB2的作用是：变电所是35kV双回路供电时，一回路运行，另一回路热备用时，断路器处于断开位置，当雷电波到达断路器触头就会产生全反射，电压可升高一倍，若没有GB2保护，触头间介质将被击穿，就会产生陡度的波侵入到变电所去，对具有线圈的电气设备的匝间绝缘是很危险的。因此，就必须安装GB2型管型避雷器或放电间隙。3.235kV线路防雷保护的设计要求3.2.1避雷线的选择3.2.1.1杆塔的选择带地线的35kV线路，要选用定型的杆塔，以确定避雷线悬点高度和与导线间垂直距离h和避雷线的保护角α=tg-1S/h(度)。一般水泥双杆h为3.25m-4m为双根避雷线，铁塔h为5.7m为单根避雷线，以满足角α为20º~30º的要求。直线水泥双杆ZMD避