油田10kV配电网防雷保护现状及改进措施

2018-03-10李东波张加磊巩建卫

山东工业技术 2018年5期

李东波+张加磊+巩建卫

摘要：胜利油田地处平原地区，10kV配电线路直接暴露在旷野中，而且分布很广，容易遭受雷击，造成线路停电，严重影响油田的正常生产。本文从10kV线路运行方式，工艺材料的各方面提出了防雷措施，在实践中应用，使10kV配电线路的雷击跳闸率明显下降。

关键词：绝缘水平；过电压；接地系统；避雷器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.130

0 引言

10kV配电线路是胜利油田的主要配电网络，电网的绝缘水平较低，容易发生雷害事故。据统计，在该电压等级的电网中，雷击跳闸事故居高不下，且经常发生配电变压器、柱上开关、刀闸被雷击损坏的事故。虽然经过改造后状况有所好转，但在防止雷害事故，特别是防止雷电跳闸事故方面并没有根本好转。因此，对配电网的防雷现状进行认真的分析和研究，找出雷害事故频发的原因并采取改进和完善措施是非常必要的。

1 配电网防雷现状分析

10kV电网，一般没有避雷线保护且线路绝缘水平较低，再加上有如蜘蛛网状的网络结构，不但直击雷能造成雷害事故，而且感应雷也能造成较大的危害。据对供电部门的运行调查，在中压配电网中，雷击跳闸率占其总故障率的80%以上，且经常有柱上开关、刀闸、避雷器、变压器和套管等设备在雷电活动时损坏，有些变电所在雷电活动强烈时，10kV线路全部跳闸，极大地影响了供电可靠性和电网安全性。雷害事故频繁主要有以下一些原因。

（1）在10kV电网中，线路没有安装避雷线，主要靠安装在线路上的避雷器进行保护，而这些避雷器一般安装在变电所的出线侧或配电变压器的高压侧，线路中间缺少保护，如果线路遭受雷击，即使这些避雷器动作，线路绝缘子在较高的雷电过电压作用下也会击穿或闪络。目前10kV电网所用的避雷器较多，既有新型金属氧化物避雷器，又有老式的碳化硅避雷器；既有带间隙的，又有不带间隙的，其额定电压，动作电压及动作后的残压有较大差异。而10kV电网又特别容易发生弧光接地过电压和铁磁谐振过电压。特别是在雷电活动时，往往由于雷电过电压造成绝缘子的击穿。雷电过后的工频续流，即单相接地电容电流较大，如果这个电流在10A～300A的范围之内，就不能可靠熄弧而形成间歇性的电弧接地。由于电网是由电感和电容元件组成的网络，电弧的间歇性熄灭与重燃会引起网络电磁能的强烈震荡，产生较高过渡过程过电压（弧光接地过电压），该过电压可达3.5Up（UP：最高相电压），且持续时间长，遍及全网，会引起避雷器爆炸。另外，还有些避雷器由于质量的原因在运行中受潮或动作后不能可靠熄弧引起爆炸，从而造成电网接地短路事故，也对电网的安全稳定运行造成极大的影响。

（2）避雷器的接地问题，据调查10kV配电网中，避雷器的接地存在较多问题，主要表现在以下几个方面：

1）接地电阻问题，10kV配电型避雷器接地，由于受其场所的限制，有相当一部分接地电阻超标，据供电部门统计，大约有30%左右的配电型避雷器接地电阻超标，有的高达上百欧姆。

2）接地引下线问题，接地引下线存在问题较多，如一些避雷器的接地引下线采用带绝缘外皮的铝线做接地引下线。这种接地引下线容易发生断线，且两边的连接头容易锈蚀。另外就是运行部门往往只注意按期对避雷器进行试验校核，而对避雷器的接地重视不够，避雷器只有通过良好的接地才能发挥作用，如果接地不良，避雷器等防雷设备则形同虚设。

（3）为了电网运行方面的需要，在10kV电网上安装了一定数量的柱上开关和刀闸，这对保证电网运行方式的灵活性，提高供电的可靠性起了很大的作用，但仔细检查发现，在这些柱上开关和刀闸的防雷保护上存在严重的缺陷，即在柱上开关和刀闸处有些没有安装避雷器，或者仅在开关侧装避雷器。这样当开关或刀闸断开时，线路遭受雷击，雷电波沿线路传播，到开关或刀闸开断处，将发生雷电波的全反射，反射后雷电压将升高一倍，该电压危及开关和刀闸的绝缘，会使开关内部或外部绝缘发生击穿或闪络。

（4）配电变压器雷害事故，目前大多数配电变压器的防雷保护，只是在变压器的高压侧安装有一组避雷器进行保护，低压侧不装避雷器，这在少雷区是可行的，但是在多雷区，就经常发生配电变压器雷击损坏的事故，这主要是由逆变换过电压和正变换过电压造成的，据调查，曾有一个采油厂一年内就有20多台配电变压器被雷击坏。由于变压器损坏的同时造成了线路接地短路引起线路跳闸，影响了电网的安全和供电可靠性，

（5）运行维护方面，10kV电网担负着直接向用户供电的任务。由于大多数用户是单电源供电，缺少备用电源，因此造成线路长期无法正常检修。绝缘弱点得不到及时消除，防雷设备得不到正常的维护，使线路耐雷水平下降。

（6）因为雷电过电压造成的击穿大都是瞬时性故障，所以绝缘子放电后一般都能自行恢复绝缘，自动重合闸是减少雷害事故、保证供电可靠性的主要手段。可是由于种种原因，在10kV电网自动重合闸的投运率并不高。这也是配电网雷害事故偏高的主要原因。

2 防雷措施

针对以上分析，对10kV配电网可采用如下措施进行保护。

（1）完善避雷器保护，因电网的主要防雷措施是避雷器，那么规范、完善避雷器的保护就非常重要。根据10kV配电网的现状，在避雷器的保护上可在以下一些方面进行治理：

a.在避雷器的选型上应选用保护性能好的金属氧化物避雷器，逐步淘汰碳化硅避雷器，可适当提高金属氧化物避雷器的额定电压和荷电率，以提高避雷器在暂态过电压下的保护特性和运行可靠性。

b.在柱上开关和刀闸两侧加装避雷器，以防止线路遭受雷击时的开路反射波击坏开关的断口。

c.在配电变压器的高低压侧同时安装合适的避雷器，防止正变换过电压和逆变换过电压造成变压器的损坏。

d.加强避雷器的运行维护和试验，防止避雷器自身故障而造成的电网接地短路事故。

（2）改善配电网防雷装置的接地。

a.避雷器和配电变压器的接地电阻不应大于10Ω，重要变压器和避雷器的接地电阻不应大于4Ω。

b.避雷器等防雷设备的接地引下线要用圆钢或扁钢要有防止连接处锈蚀和地下部分因锈蚀开路的措施。