湿地区域油田配电网络防雷技术试验与实践

摘 要：供配电网络一直受到各种灾害侵袭，特别是在雷雨季节，电力杆塔往往成为雷击首要目标，文章针对落雷重灾区域特点，通过对避雷器安装密度和避雷器放电方式进行调整、革新，实现避雷区域全覆盖，以规避避雷器之间的防护区域空白区和薄弱区，实现线路防雷。

关键词：油田配电网络；单股避雷线；角型排布；防雷

1 课题概述

1.1 课题背景。电力是现代工业发展必不可少的动力能源。作为传输媒介，供配电网络一直受到各种灾害侵袭，特别是在雷雨季节，电力杆塔往往成为雷击首要目标。曙光油田有##条6kV线路分布在苇田、稻田等潮湿地带，配电网络在整个雷击区处于高空位置，受雷击灾害影响的指数更大。针对以上现象，我们采集供配电安全运行系数进行分析，从保障生产安全的大局对潜在的隐患加以剔除，以质量效益的宏观视角主动克服。为此，在当前着力提高潮湿低洼地带防雷、抗雷水平成为油田供配电部门亟待攻克的课题。

1.2 研究目的。（1）通过本项目实践，总结适应油田湿地区域防雷措施技术在我厂应用的可行性，努力填補油区防雷技术空白，形成推广借鉴价值，为下步全厂搭建最佳配电网络提供理论依据和试验数据。（2）通过本项目实践，控制重复成本投入，提高配电网络对油田生产的支撑能力，降低电力能源损耗，增加采油厂直接与间接经济效益。

2 技术分析

2.1 建立角型排布防雷击试验。角型排布，就是将架空电力导线呈三角形排列，压缩线路占用空间，实现线路防雷击“以一保二”的格局，以减少线路因雷击而造成的多相断路，从而提升电网自我保护能力，降低线路跳闸次数和设备损坏系数。同时，能够有效缓解线路走廊压力，有利节约砍伐树木等成本支出。（1）本项试验的原理。在输配电线路中，当采用杆型为“上字”型三角排列的直线杆塔时，三相线分别安装绝缘子造成绝缘差异，当线路遭受雷击过电压时，中相首先闪络放电接地，闪络后的中相导线相当于一条接地线，从而增加了另外两边线的耦合作用，使边相线路不再发生绝缘闪络，因而就不会由于弧光短路引起线路跳闸。（2）本项试验的依据。国家标准《66kV及以下架空电力线路设计规范（GB 50061-2010）》6.0.2条款“3～10kV单回路杆塔，导线宜采用三角排列；多回路杆塔，导线可采用三角和水平混合排列或垂直排列”等规定，为我们采用角型线路排布方式进行防雷击试验提供了技术依据。（3）本项试验的做法。针对普通雷击区域，我们在##线组织了专项试验，改变原有水平排列的导线布线方式，将配电线路水泥电杆上的2.4m横担更换为##m横担，横担安装距杆顶距离为##m，采用Φ190mm抱箍及头铁将中相线提高位置并固定，实现三相配电线路三角排列，同时为确保原油生产不受线路供电影响，每相距##m在线路杆顶加装HY5WS-10/30型复合氧化锌避雷器1组。（4）本项试验取得的数据。2016年##线雷击计数器显示为10次接地，实际跳闸与接地次数为2次（见表1）。##线全线4.8公里，主要负荷为##站全部油井以及##站部分油井，按照曙光采油厂水电管理讯中心提供数据，每4小时影响产量##吨计算，同比减少因停电所影响产量##吨。

2.2 建立线路避雷密度试验。（1）本项试验的原理。过去油田普遍采用##型复合氧化锌避雷器，通过多年应用我们发现该避雷器在曙光油区多湿润的环境下，防雷避雷效果还有所不足。2016年我们积极查证防雷新技术，通过与厂主管部门沟通，采用了一批新的##间隙式金属氧化物避雷器，并对其进行加密排布。该避雷器由上下两部分组成，上部分为间隙金属氧化物避雷器，下部分为热爆式脱离器。避雷器与线路绝缘子并联安装时，避雷器上端电极与高压导线形成间隙距离为65mm±10mm的空气放电间隙。当线路遭受雷击时，若雷击电流达到耐受电流以上时，将击穿放电间隙，通过热爆式脱离器形成放电，脱离器及时动作，将该避雷器从配电系统中剔除，因而不影响线路正常供电。该避雷器因脱离器动作，还可为故障点源提供明显标识，便于迅速发现、及时处理，更加适应电力系统安全、平稳运行的要求。（2）本项试验的依据。国家机械工业部《交流系统用复合外套无间隙金属氧化物避雷器（JB/T 8952-2005）》标准中对氧化物避雷器各项参数进行了明文要求，对避雷器安装方式进行具体阐述。按照雷电波的传输速率和传输衰减率及过电压计算的要求，通常雷电流用斜角波代表，即上升时间为2.6μs。当雷电流作用于导线，沿导线传输到绝缘子上时，会变成冲击电压波作用，冲击电压波通常用1.2/50μs的波形表示。设绝缘子在冲击电压最高值时发生闪络，则存在上升时延现象，即1.2μs。若雷电流传输以光速传播（c=300m/μs），则简单估算保护档距应为1.2×300=360m。（3）本项试验的做法。针对雷击密集区域，我们在##线实施了间隙式氧化锌避雷器的加密安装，按照间距360m的计算依据，共计安全避雷35组，实现了全线路防雷区域覆盖，为配电网络运行提供了较大保证。（4）本项试验取得的数据。2016年##线雷击计数器显示为12次接地，实际跳闸与接地次数为0次（见表2），##线全长9.6公里，主要负荷为##站以及##站部分油井，按照曙光采油厂水电讯管理中心提供数据，每4小时影响产量##吨计算，同比减少因停电影响产量##吨。

3 项目的实施效果

3.1 社会效益。（1）为油田生产区域内电网防雷技术推广奠定了基础。三种方式取得的试验成果，为整个油区拓展防雷技术应用提供了必要依据，进一步提升原油生产配电保障工作能力。（2）网络运行能力更加高效可靠。通过新防雷技术电网平稳运行能力大幅提高，全年累计减少雷击停电##次，有效减少了线路停电对原油生产的影响，实现了电力设备和线路的高质量管理，网络自身的安全平稳运行能力有了可靠保证。

3.2 经济效益。“湿地区域油田配电网络防雷技术试验与实践”的实施，突出了三种防雷措施对电网运行影响，因措施的有效应用，雷击跳闸次数明显减少，开井时率得到保障，避免停电影响产量##吨，按照吨油价格##元/吨，实现经济效益##万元。成果创效采用相关因素合成法（PCP）进行计算，具体如下：

其中：EP：成果产生的直接经济效益；∑Ei：成果产生的各单项效益之和（避免停电影响的产量×吨油价格）；∑Cb：成果的各项实施费用之和（材料费）；

计算过程如下：

4 结束语

“湿地区域油田配电网络防雷技术试验与实践”的开展，为油田生产区域内电网防雷技术推广奠定了基础。三种方式取得的试验成果，为整个油区拓展防雷技术应用提供了必要依据。电网平稳运行能力大幅提高，有效减少了线路停电对原油生产的影响，实现了电力设备和线路的高质量管理，网络自身的安全平稳运行能力有了可靠保证。

参考文献

[1]张奎明，顾士勇，高贤.10kV架空绝缘导线雷击断线分析及对策[J].华东电力，2001，3：22-15.

[2]刘德.丘陵地区35kV架空线路防雷分析[J].高电压技术，2006，32（11）：160-162.

作者简介：高云彪，助理工程师，2013年毕业于辽宁工程技术大学电气工程及其自动化专业，学士学位，现任辽河油田曙光采油厂电力工程大队技术员。