濕地區域油田配電網絡防雷技術試驗與實踐

摘 要：供配電網絡一直受到各種災害侵襲，特別是在雷雨季節，電力桿塔往往成為雷擊首要目標，文章針對落雷重災區域特點，通過對避雷器安裝密度和避雷器放電方式進行調整、革新，實現避雷區域全覆蓋，以規避避雷器之間的防護區域空白區和薄弱區，實現線路防雷。

關鍵詞：油田配電網絡；單股避雷線；角型排布；防雷

1 課題概述

1.1 課題背景。電力是現代工業發展必不可少的動力能源。作為傳輸媒介，供配電網絡一直受到各種災害侵襲，特別是在雷雨季節，電力桿塔往往成為雷擊首要目標。曙光油田有##條6kV線路分布在葦田、稻田等潮濕地帶，配電網絡在整個雷擊區處于高空位置，受雷擊災害影響的指數更大。針對以上現象，我們采集供配電安全運行系數進行分析，從保障生產安全的大局對潛在的隱患加以剔除，以質量效益的宏觀視角主動克服。為此，在當前著力提高潮濕低洼地帶防雷、抗雷水平成為油田供配電部門亟待攻克的課題。

1.2 研究目的。（1）通過本項目實踐，總結適應油田濕地區域防雷措施技術在我廠應用的可行性，努力填補油區防雷技術空白，形成推廣借鑒價值，為下步全廠搭建最佳配電網絡提供理論依據和試驗數據。（2）通過本項目實踐，控制重復成本投入，提高配電網絡對油田生產的支撐能力，降低電力能源損耗，增加采油廠直接與間接經濟效益。

2 技術分析

2.1 建立角型排布防雷擊試驗。角型排布，就是將架空電力導線呈三角形排列，壓縮線路占用空間，實現線路防雷擊“以一保二”的格局，以減少線路因雷擊而造成的多相斷路，從而提升電網自我保護能力，降低線路跳閘次數和設備損壞系數。同時，能夠有效緩解線路走廊壓力，有利節約砍伐樹木等成本支出。（1）本項試驗的原理。在輸配電線路中，當采用桿型為“上字”型三角排列的直線桿塔時，三相線分別安裝絕緣子造成絕緣差異，當線路遭受雷擊過電壓時，中相首先閃絡放電接地，閃絡后的中相導線相當于一條接地線，從而增加了另外兩邊線的耦合作用，使邊相線路不再發生絕緣閃絡，因而就不會由于弧光短路引起線路跳閘。（2）本項試驗的依據。國家標準《66kV及以下架空電力線路設計規范（GB 50061-2010）》6.0.2條款“3～10kV單回路桿塔，導線宜采用三角排列；多回路桿塔，導線可采用三角和水平混合排列或垂直排列”等規定，為我們采用角型線路排布方式進行防雷擊試驗提供了技術依據。（3）本項試驗的做法。針對普通雷擊區域，我們在##線組織了專項試驗，改變原有水平排列的導線布線方式，將配電線路水泥電桿上的2.4m橫擔更換為##m橫擔，橫擔安裝距桿頂距離為##m，采用Φ190mm抱箍及頭鐵將中相線提高位置并固定，實現三相配電線路三角排列，同時為確保原油生產不受線路供電影響，每相距##m在線路桿頂加裝HY5WS-10/30型復合氧化鋅避雷器1組。（4）本項試驗取得的數據。2016年##線雷擊計數器顯示為10次接地，實際跳閘與接地次數為2次（見表1）。##線全線4.8公里，主要負荷為##站全部油井以及##站部分油井，按照曙光采油廠水電管理訊中心提供數據，每4小時影響產量##噸計算，同比減少因停電所影響產量##噸。

2.2 建立線路避雷密度試驗。（1）本項試驗的原理。過去油田普遍采用##型復合氧化鋅避雷器，通過多年應用我們發現該避雷器在曙光油區多濕潤的環境下，防雷避雷效果還有所不足。2016年我們積極查證防雷新技術，通過與廠主管部門溝通，采用了一批新的##間隙式金屬氧化物避雷器，并對其進行加密排布。該避雷器由上下兩部分組成，上部分為間隙金屬氧化物避雷器，下部分為熱爆式脫離器。避雷器與線路絕緣子并聯安裝時，避雷器上端電極與高壓導線形成間隙距離為65mm±10mm的空氣放電間隙。當線路遭受雷擊時，若雷擊電流達到耐受電流以上時，將擊穿放電間隙，通過熱爆式脫離器形成放電，脫離器及時動作，將該避雷器從配電系統中剔除，因而不影響線路正常供電。該避雷器因脫離器動作，還可為故障點源提供明顯標識，便于迅速發現、及時處理，更加適應電力系統安全、平穩運行的要求。（2）本項試驗的依據。國家機械工業部《交流系統用復合外套無間隙金屬氧化物避雷器（JB/T 8952-2005）》標準中對氧化物避雷器各項參數進行了明文要求，對避雷器安裝方式進行具體闡述。按照雷電波的傳輸速率和傳輸衰減率及過電壓計算的要求，通常雷電流用斜角波代表，即上升時間為2.6μs。當雷電流作用于導線，沿導線傳輸到絕緣子上時，會變成沖擊電壓波作用，沖擊電壓波通常用1.2/50μs的波形表示。設絕緣子在沖擊電壓最高值時發生閃絡，則存在上升時延現象，即1.2μs。若雷電流傳輸以光速傳播（c=300m/μs），則簡單估算保護檔距應為1.2×300=360m。（3）本項試驗的做法。針對雷擊密集區域，我們在##線實施了間隙式氧化鋅避雷器的加密安裝，按照間距360m的計算依據，共計安全避雷35組，實現了全線路防雷區域覆蓋，為配電網絡運行提供了較大保證。（4）本項試驗取得的數據。2016年##線雷擊計數器顯示為12次接地，實際跳閘與接地次數為0次（見表2），##線全長9.6公里，主要負荷為##站以及##站部分油井，按照曙光采油廠水電訊管理中心提供數據，每4小時影響產量##噸計算，同比減少因停電影響產量##噸。

3 項目的實施效果

3.1 社會效益。（1）為油田生產區域內電網防雷技術推廣奠定了基礎。三種方式取得的試驗成果，為整個油區拓展防雷技術應用提供了必要依據，進一步提升原油生產配電保障工作能力。（2）網絡運行能力更加高效可靠。通過新防雷技術電網平穩運行能力大幅提高，全年累計減少雷擊停電##次，有效減少了線路停電對原油生產的影響，實現了電力設備和線路的高質量管理，網絡自身的安全平穩運行能力有了可靠保證。

3.2 經濟效益。“濕地區域油田配電網絡防雷技術試驗與實踐”的實施，突出了三種防雷措施對電網運行影響，因措施的有效應用，雷擊跳閘次數明顯減少，開井時率得到保障，避免停電影響產量##噸，按照噸油價格##元/噸，實現經濟效益##萬元。成果創效采用相關因素合成法（PCP）進行計算，具體如下：

其中：EP：成果產生的直接經濟效益；∑Ei：成果產生的各單項效益之和（避免停電影響的產量×噸油價格）；∑Cb：成果的各項實施費用之和（材料費）；

計算過程如下：

4 結束語

“濕地區域油田配電網絡防雷技術試驗與實踐”的開展，為油田生產區域內電網防雷技術推廣奠定了基礎。三種方式取得的試驗成果，為整個油區拓展防雷技術應用提供了必要依據。電網平穩運行能力大幅提高，有效減少了線路停電對原油生產的影響，實現了電力設備和線路的高質量管理，網絡自身的安全平穩運行能力有了可靠保證。

參考文獻

[1]張奎明，顧士勇，高賢.10kV架空絕緣導線雷擊斷線分析及對策[J].華東電力，2001，3：22-15.

[2]劉德.丘陵地區35kV架空線路防雷分析[J].高電壓技術，2006，32（11）：160-162.

作者簡介：高云彪，助理工程師，2013年畢業于遼寧工程技術大學電氣工程及其自動化專業，學士學位，現任遼河油田曙光采油廠電力工程大隊技術員。