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引言

根據2011一2015年廣東電網地閃密度分布情況,廣東電網95%以上地區屬于強雷區和多雷區。江門臺山市深井鎮位于臺山市西南方,距離海岸線30km,10kV線路在夏季常受臺風吹襲,雷暴等強對流天氣多發,屬于多雷區。據統計,2016年度深井鎮10kV那扶線受雷擊影響導致跳閘4次,急需提高線路防雷能力。在廣東電網公司推行防雷標準的趨勢下,主要的防雷裝備是具有使用壽命長、無需維護、不用設置專用地網安裝等特點的固定外串聯間隙氧化物避雷器。2017年我們對深井鎮10kV那扶線選用的固定外串聯間隙避雷器進行了防雷改造。

本文主要對固定外串聯間隙避雷器在10kV線路中的實際應用情況進行研究,分析了該避雷器的防雷效果及存在的問題,并提出了應用要求及改進建議。

1外串聯間隙避雷器原理及配置要求

1.1固定外串聯間隙避雷器原理

固定外串聯間隙避雷器由避雷器本體和固定外串聯間隙組成,外串聯間隙一端接10kV線路,一端接避雷器高壓端。該避雷器的主要工作原理是當導線上的雷電過電壓幅值超過串聯間隙放電電壓后,間隙擊穿,避雷器本體進入低阻抗導通狀態,起到限制避雷器殘壓的作用,雷電沖擊過后,系統工作電壓加在避雷器本體上,本體瞬間恢復到高阻抗阻斷狀態,工頻續流被抑制在很小的范圍內無法建弧,串聯間隙絕緣性能迅速恢復,避雷器和線路恢復到正常運行狀態,如圖1所示。

1.2固定外串聯間隙避雷器配置及接地要求

1.2.1配置要求

中壓架空絕緣導線防雷裝置應選用固定外串聯間隙避雷器（帶穿刺線夾）,強雷區、多雷區和中雷區應每基安裝一組,少雷區無需安裝。臺架變壓器及柱上開關防雷裝置應選用無間隙金屬氧化物避雷器。臺架變高低壓側均需配置無間隙避雷器,前后各一基桿塔配置固定外串聯間隙避雷器,柱上開關兩側均需配置無間隙避雷器,前后各一基桿塔配置固定外串聯間隙避雷器。配變臺架高、低壓側均須安裝無間隙避雷器,且高壓避雷器接地端、低壓避雷器接地端、配電變壓器低壓繞組中性點和外殼,須采取四點聯合接地方式。配置原則如表1所示。

1.2.2接地要求

配置固定外串聯間隙避雷器的桿塔原則上可利用鋼筋混凝土電桿或鐵塔的自然接地作為防雷接地,無需設置專門接地。接地電阻大于30Q的桿塔應設置專門接地(可使用簡易接地裝置）。

210kV線路安裝應用情況及效果

2.110kV線路應用情況

深井鎮10kV那扶線全線為架空線路,主線路長達21km,支線共54km,配變90臺,容量9000kVA。該線路有5處跨越山區,線路供電范圍大且位于多雷區,歷年來受雷擊引起的故障較多。為有效降低雷擊引起的線路跳閘,提高線路防雷性能,我們選取了10kV那扶線作為防雷改造試點。防雷改造主要措施是安裝固定外串聯間隙避雷器,按照固定外串聯間隙避雷器配置要求,每兩基桿配置一組,臺架、柱上開關前后各配置一組,如果臺架電桿是終端桿,則在前一基桿配置一組,全線共安裝固定外串聯間隙避雷器約400組。

2.2防雷效果分析

防雷改造后,主要從以下兩個方面開展防雷效果檢驗:一是比較改造前后線路受雷擊影響跳閘情況:二是通過觀察統計避雷器的計數器雷擊次數,檢查避雷器有無動作,并將雷擊動作次數與跳閘次數進行比較,檢驗有效防雷次數。

防雷改造于2017年4月完成,而雷擊一般發生在5月一10月份夏秋季,通過比較2016一2018年線路雷擊跳閘情況,能夠較清晰地檢驗防雷改造的效果。2016一2018年線路雷擊跳閘情況如圖2所示。

從圖2中可以看出,在進行防雷改造后,10kV那扶線因雷擊跳閘次數較2016年有明顯下降,防雷效果較好。

固定外串聯間隙避雷器每兩組配置有雷電計數器,如圖3所示。當避雷器有雷電流經過時,計數器動作記錄一次,通過觀察統計避雷器雷電計數器動作次數,即可了解線路是否曾經遭受雷擊以及避雷器的動作情況。

圖3固定外串聯間隙避雷器雷擊計數器

由于裝設的固定外串聯間隙避雷器數量較多,我們選取了主線路#1～#136桿作為研究對象,統計避雷器雷電計數器的動作情況,如表2所示。

從表2中可以看出,部分計數器能有效記錄雷擊動作次數,且動作次數比線路跳閘次數多,證明避雷器能有效疏導雷擊電流,減少線路跳閘。

2.3存在問題分析

防雷改造完成后,固定外串聯間隙避雷器運行差不多2年,在日常運行維護過程中逐漸發現該避雷器存在以下問題:

(1）因施工安裝工藝問題,個別避雷器外串聯間隙與10kV線路之間的引線與其他帶電部位存在帶電距離不足引起相間短路的問題,如圖4所示,B相導線過橋引線與A相避雷器支架座頂部距離不足,多次放電。

（2）外串聯間隙由復合外套絕緣子支撐,因外串聯間隙在正常運行時承受10kV電壓,在雷電流作用下承受雷電壓,在強雷電壓作用下存在發生雷擊擊穿的隱患,當絕緣子擊穿后會造成線路接地,且固定外串聯間隙避雷器安裝位置與導線同一高度,絕緣子擊穿不一定發生明顯的裂紋,運維人員故障巡視時較難發現故障點,不利于快速排查故障快速復電。

（3）雷電計數器位于避雷器下端,距離地面高度較高,運維人員在電桿下方難以清晰觀察到雷擊次數,在線路帶電時要借助無人機拍攝才能觀察,或者線路停電后登桿觀察。

圖4固定外串聯間隙避雷器安裝隱患圖

3結語

固定外串聯間隙避雷器在10kV線路防雷中效果顯著,經過現場實際應用驗證能夠有效減少雷擊對線路的影響,是一種有效的防雷措施。在實際應用時,要注意做好安裝過程的管控,確保避雷器安裝到位,與其他帶電部位保持足夠距離。另外,固定外串聯間隙避雷器支撐底座由復合外套橡膠構成,存在擊穿的安全隱患:雷電計數器安裝位置高,不方便運維人員觀察等問題仍需避雷器設計者逐步加以改進。