10kV線路防雷技術(shù)研究與應用

張岳勇，倪 健

（新安江水力發(fā)電廠，浙江省建德市 311600）

0 引言

新安江電廠10kV系統(tǒng)羅桐埠104線路正常運行時，有功為1000kW、電流為70A左右。線路全長五千多米，包括電纜、架空絕緣線及架空裸導線三部分，供廠辦公大樓、羅桐埠水工觀測房和白沙微波站等負荷。羅桐埠104線水泵變處桿塔至白沙微波變線路，是沿著山脊布置，采用桿塔架空方式，當遇到雷擊時，會發(fā)生避雷器擊穿燒毀及跌落熔絲熔斷等故障。

1 避雷器及跌落熔絲故障原因分析

1.1 避雷器選型是否合適

新安江電廠羅桐埠104線避雷器均采用型號為HY5WS-17/40產(chǎn)品。根據(jù)GB 11032—2010《交流無間隙金屬氧化物避雷器》[1]，標準波下的殘壓與陡波下殘壓/1.15兩者中的較大者為避雷器的雷電沖擊保護水平，該避雷器為41.3kV。咨詢了避雷器廠家，該型號避雷器能夠承受本線最大的雷電沖擊電流。

1.2 桿塔接地體電阻是否在合格范圍內(nèi)

安排維護人員對10kV系統(tǒng)羅桐埠104線裝避雷器的桿塔（見圖1）進行接地體電阻測量。

根據(jù)DL/T 5220—2005《10kV及以下架空配電線路設計技術(shù)規(guī)程》[2]，10kV線路接地體電阻應小于10Ω，否則泄漏電流不能快速通過避雷器，易產(chǎn)生雷電反擊、繞擊[1]。電氣試驗班對104線沿線桿塔避雷器引下線及羅水泵變壓器、白沙微波變壓器處接地電阻定期進行測量，并對不合格接地體進行處理，使接地電阻合格，接地體電阻導致雷擊故障的因素可以排除。

圖1 10kV系統(tǒng)羅桐埠104線裝避雷器桿塔Fig．1 Lighting arrester tower of line 104，10kV system

1.3 檢查避雷器質(zhì)量是否符合要求

新安江電廠采購的新避雷器均經(jīng)過檢查并進行預防性試驗，合格后方可投入使用。新安江電廠羅桐埠104線避雷器均采用型號為HY5WS-17/40的無間隙氧化鋅避雷器，每三年定期更換，且安裝前均經(jīng)過預防性試驗合格。隨機選取一組換下來的避雷器進行預防性試驗，結(jié)果合格，因此羅桐埠104線避雷器預防性試驗結(jié)果良好，質(zhì)量合格。

1.4 對10kV系統(tǒng)羅桐埠104線防雷系統(tǒng)進行分析

10kV系統(tǒng)羅桐埠104線防雷設施僅有避雷器一種。目前，避雷器不能有效抵御頻繁的直擊雷過電壓，據(jù)統(tǒng)計，在2014年發(fā)生的5次雷擊過電壓中共打爆11只避雷器，炸裂的避雷器如圖2所示。

圖2 炸裂的避雷器Fig．2 Cracker lighting arrester

2 防雷技術(shù)研究與應用

2.1 加裝防雷絕緣子放電間隙

防雷絕緣子主要由復合絕緣子及放電間隙（引弧棒和下鋼腳）兩部分組成，既為架空線路提供絕緣支撐，又在雷擊過電壓時通過間隙閃絡放電，防止線路設備擊穿[2]。選擇FEG-12/5型防雷絕緣子，如圖3所示。

由于防雷絕緣子的雷電全波沖擊耐受電壓為75kV，大于避雷器的保護水平（41.3kV），起不到保護避雷器及線路設備的作用。改進該防雷絕緣子，通過調(diào)整放電間隙距離來改變雷擊耐受電壓值（擊穿電壓）[3]。電氣試驗班進行放電間隙試驗，參數(shù)見表1。

圖3 FEG-12/5型防雷絕緣子Fig．3 FEG-12/5 lightning insulator

表1 HY5WS-17/40避雷器放電間隙試驗數(shù)據(jù)Tab.1 Test data of HY5WS-17/40 lightning arrester discharge gap

從HY5WS-17/40避雷器技術(shù)參數(shù)來看，要起到保護避雷器及線路的作用，放電間隙必須比避雷器雷電沖擊保護水平低一些以降低避雷器殘壓[4]，因此將放電間隙控制在45mm左右，才能保護避雷器不會損壞。放電間隙支腳加工如圖4所示。

在羅桐埠104線水泵變進線及紫金家園62-1號桿處各加裝一組改進后的防雷絕緣子及避雷器（見圖5）。

圖4 放電間隙支腳加工圖Fig．4 Leg drawing of discharge gap

圖5 改進后的防雷絕緣子Fig．5 Lmproved lightning insulator

2.2 增加線路避雷器及避雷器放電間隙

在羅桐埠104線水泵變壓器、白沙微波變壓器高壓側(cè)及進線處各增加一組避雷器及避雷器放電間隙。由于空間限制，采用將放電間隙與避雷器結(jié)合起來，創(chuàng)新的改進了產(chǎn)品，見圖6和圖7。

圖6 帶放電間隙的氧化鋅避雷器Fig．6 Zinc 0xide lightning arrester with discharge gap

圖7 羅水泵變壓器處安裝的帶放電間隙的氧化鋅避雷器Fig．7 Zinc 0xide lightning arrester with discharge gap on Luo water pump transformer

3 防雷技術(shù)實施效果

新防雷技術(shù)于2014年底實施完成，現(xiàn)將2013～2016年羅桐埠104線故障情況統(tǒng)計如表2所示。

表2 2013～2016年羅桐埠104線故障情況統(tǒng)計Tab.2 2013～2016 years Faule statistics of Line Luo 104

由以上數(shù)據(jù)可以看出，通過防雷技術(shù)的實施，10kV線路遭受雷擊產(chǎn)生的故障大大降低，取得了極好的效果。

4 直接與間接效益

（1）經(jīng)過2年的雷電考驗，防雷絕緣子放電間隙的加裝及新增避雷器，有效地保護避雷器不被擊穿，既節(jié)省了維護費用，又減少了搶修工作量。

（2）從整體上提升了104線的運行可靠性，保證其所供設備的供電穩(wěn)定性。

（3）104線雷擊故障發(fā)生率降低的經(jīng)驗，可類推到其他10kV外圍線路，提高所有外圍線路的防雷水平。

[1] 張華成，杜鵑． 一起10kV線路經(jīng)過渡電阻接地分析．電力設備，2016（19）．ZHANG Huacheng，DU Juan． Analysis of a 10kV line through degree resistance grounding． Electrical Equipment，2016（19）．

[2] 張文峰．合成絕緣子耐雷水平的探討．廣東電力，1999，12（4）：22-23．ZHANG Wenfeng． Study on the lightning resistance level of synthetic lnsulators Guangdong Electric Power，1999，12（4）：22-23．

[3] 陳建勝，黃天猛．10kV防雷絕緣子改進及效果分析．電工文摘，2016（6）．CHEN Jiansheng，HUANG Tianmeng． Improvement and effect analysis of 10kV lightning lnsulator．Electrician Abstracts．2016（6）．

[4] 宋平輝．10kV架空線路絕緣子防雷．電工文摘，2016（6）．SONG Pinghui． Lightning protection of 10kV overhead line insulators． Elecrician Abstracts，2016（5）．