配電網(wǎng)電壓等級由10kV升壓至20kV防雷問題分析

王世登覃現(xiàn)

（1.金城江供電公司 2.東蘭供電公司）

配電網(wǎng)電壓等級由10kV升壓至20kV防雷問題分析

王世登1覃現(xiàn)2

（1.金城江供電公司 2.東蘭供電公司）

隨著城市供電需求的不斷增大，對電力負(fù)荷密度和供電范圍的需求不斷加強，10kV配電網(wǎng)容載比越來越難以滿足目前的供給需求，升級為20kV電壓是順應(yīng)趨勢滿足經(jīng)濟發(fā)展需求。將電壓升級為20kV的狀態(tài)下該如何防雷也是配電網(wǎng)電壓工作中需要重視的問題。

防雷；配電網(wǎng)；升級

由于我國目前大部分地區(qū)仍是10kV的配電網(wǎng)壓，沒有太多關(guān)于20kV配電網(wǎng)使用經(jīng)驗，由于系統(tǒng)電源220kV和部分110kV還是使用的架空線，所以使用20kV的變壓器和側(cè)變壓器還是能感應(yīng)到高、中壓感應(yīng)過來的過電壓威脅。因此防止大氣過壓電措施是配電網(wǎng)安裝中不可忽略的問題。在國內(nèi)使用已久的避雷方案有兩種：加裝防弧金具和安裝避雷器。隨著配電容量的升級，僅靠傳統(tǒng)的方法難以避免配電線路不受雷電的損害。通過我國科研人員對防雷技術(shù)的不斷研究，通過對可執(zhí)行性，實用性和經(jīng)濟性的不斷比較，從國外引進了絕緣導(dǎo)線防雷的方案。以上方案均有不完善的地方，比如有的成本高，有的對產(chǎn)品的工藝要求高目前無法達到等。本文針對這個問題，就避雷器的選擇參數(shù)、防弧安裝問題、屏蔽安裝問題作出如下分析。

1 以上關(guān)于避雷器參數(shù)的選擇

1.1 20kV氧化鋅避雷器額定電壓的選擇

額定電壓是可以通過避雷器點子間的最大工頻電壓的有效值[1～2]。他表明的是避雷器在的運行參數(shù)，不能代表系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓。實驗顯示在滿足絕緣配合要求的情況下，額度電壓越強的其動作負(fù)載能力越強，而過低的額度電壓值，會縮短避雷器的使用壽命。使用在符合絕緣要求的情況下，盡量選擇較高的額定電壓。

1.2 氧化鋅避雷器的持續(xù)電壓的選擇

根據(jù)《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/620-1997）[2～4]的標(biāo)準(zhǔn)，對避雷器的持續(xù)運行電壓不能超過系統(tǒng)最高電壓的1.1倍。因為當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單向接短路時，在短路的故障狀態(tài)下仍可以運行2h，在2h內(nèi)，避雷器承受的電壓就是系統(tǒng)的最高電壓，因此，避雷器的電壓在26.4kV及以上最為合理。

1.3 對雷電沖擊殘壓的耐受力

根據(jù)《交流無間隙金屬氧化物避雷器的分類要求，20kV系統(tǒng)中標(biāo)稱放電電流的沖擊波為8/20μs。因此避雷器的標(biāo)稱放電流為5kV。則可以根據(jù)標(biāo)稱放電電流確定雷電沖擊殘壓的確定值。它在一定情況下，與絕緣設(shè)備的全波雷電沖擊下的耐壓水平系數(shù)相配合（式中BIL為內(nèi)絕緣全波額定雷電沖擊耐壓（kV），為125kV，kab為雷電沖擊的配合系數(shù)，是1.4.那么uac<89）。

2 防弧金具的安裝與選擇

防弧金具由高、低壓電極和絕緣罩三個部分組成，其中絕緣導(dǎo)線刺穿高壓電極連接在一起，且高壓電極上安置了絕緣罩，具有局部絕緣，安全方便等特點。

2.1 防弧金具的安裝

防弧金具能將雷擊過電壓作用下的網(wǎng)絡(luò)接收，能快速的定位工頻電弧的路徑[5～6]。①在環(huán)狀線路上的安裝：在環(huán)網(wǎng)線路上，防弧金具需安裝在絕緣導(dǎo)線的軸線起向兩側(cè)個剝離的絕緣層上，這樣可以保護導(dǎo)線避免在任何電擊的情況下灼傷。②架空絕緣線上的安裝：在距離絕緣子軸線100～120ram的范圍內(nèi)，將一小段的絕緣層剝離安裝上防弧金具。如果是輻射形線路防弧金具應(yīng)安裝于負(fù)荷側(cè)。

2.2 防弧金具應(yīng)具備的性能

防弧金具的主要技術(shù)性能應(yīng)具備以下三點要求：①能過熱穩(wěn)定性實驗，熱穩(wěn)定性能好。選擇兩根高壓導(dǎo)線，一根截取圓截面為200mm2，一根面積在70～150，熱穩(wěn)定實驗中，導(dǎo)線在1s的通電電流分別為25kA和15kA。②防弧金具在實驗中絕緣導(dǎo)線能起到很好的保護作用，通過高工頻、低電流的實驗，如實驗中，大電流電弧的短路電流有效值為20.kA，時間為0.3s，實驗次數(shù)為6次。小電流電弧的短路有效值為1.5kA，時間為0.1s，實驗次數(shù)為6次。試驗后絕緣線不可以出現(xiàn)燒傷，絕緣罩無嚴(yán)重變形或開裂。高、低電極出出現(xiàn)局部燒傷屬于合理范圍內(nèi)。③防弧金具能引導(dǎo)雷擊的沖擊穿過高、低電極構(gòu)成的間隙。

3 感應(yīng)雷屏蔽線在防雷中的作用和安裝方式

3.1 感應(yīng)雷屏蔽線的作用

通過長期的配電實踐中，我們發(fā)現(xiàn)這樣一個規(guī)律，配電線路下方裝有通訊線，通常因雷擊而跳閘的機率普遍降低。說明在雷擊桿塔時候，此耦合導(dǎo)線起到了分流和耦合作用，使線路絕緣子兩端的電壓值大幅度的降低，等同于提高了線路的絕緣水平，減少了跳閘機率。感應(yīng)雷屏蔽線比耦合地線更容易接近導(dǎo)線，采用的是分段接地模式，由于離絕緣導(dǎo)線的位置很近，可以很容易改變絕緣導(dǎo)線附近的電磁場。雷擊在線路附近時，能有效的降低絕緣導(dǎo)線上感應(yīng)的雷電壓，從而改善了線路因遭雷擊引起的閃絡(luò)情況，減少了絕緣導(dǎo)線被雷電擊斷的概率。

3.2 感應(yīng)雷屏蔽線的安裝

安裝感應(yīng)雷屏蔽線時，主要有兩種排列方式：單回路三角形排列。①對同桿雙回線路排列法，利用頂相橫擔(dān)，在距離桿塔兩側(cè)桿塔20cm處分別架設(shè)GJ-35鋼絞線。②對三角形布置方式排列方式，架設(shè)鋼絞線應(yīng)安裝在導(dǎo)線中心下方的位置。兩種方法都需綜合考慮到導(dǎo)線和其他配件間的位置關(guān)系和環(huán)境等因素。如地線風(fēng)偏、弧垂等因素。但通常情況下，鋼絞線到導(dǎo)線的間距不小于30cm。由于土壤電阻率較低，導(dǎo)線集中接地體應(yīng)采用兩根垂直接地極并聯(lián)的方式，接地電阻應(yīng)不大于10Ω。且需主注意電桿均裝均要配一組接地線。

4 20kV電壓接地的方式和特點

4.1 中性不接地系統(tǒng)

在以純架空路線或變壓電以電纜為出口端的地區(qū)十分常見，通常系統(tǒng)的電容電流不超過10A。該方法的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單，供電持續(xù)性好，但對設(shè)備線路的耐壓水平要求在3.5P.U極以上，故對線路的選擇要求很高。

4.2 中性點消弧線圈接地系統(tǒng)

常間于混合型線路的電纜，系統(tǒng)的電容電流范圍在10～150A之間。該方法的特點是供電連續(xù)性好，有設(shè)備線路的耐壓水平要求不高，設(shè)備的造價成本低，使用范圍廣，我國的絕大多數(shù)省份都在使用。此外消弧線圈的安全性也很高，可將單相接地故障的電流控制在最小，有效了降低了人身傷害事故的機率。

4.3 中性點小電阻接地系統(tǒng)

在電纜為主的地區(qū)較為常見，通常系統(tǒng)電容的電流大于150A。其優(yōu)點是電容的容量大，對設(shè)備線路的耐壓水平?jīng)]有太高的要求，且造價成本低。是其供電連續(xù)性不穩(wěn)定，勾結(jié)復(fù)雜。主要用于我國偏遠地區(qū)。

5 結(jié)束語

綜上所述，在目前，我過大部分城市的配電網(wǎng)電壓為10kV，有部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)為6.6kV，甚至3.3kV。但隨著國家對城鎮(zhèn)一體化的建設(shè)，令居民的生活水平不斷提高，對電力的需求也不斷增長，所以升級配電網(wǎng)電容量成了城市化發(fā)展的突出問題，怎樣安全的將中壓配電電壓提高為20kV電壓，提高經(jīng)濟效益，是升級過程中需要關(guān)注的問題。

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TM863

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：1673-0038（2015）05-0138-02

2015-1-4

王世登（1972-），男，中級工程師，本科，主要從事供電企業(yè)管理工作。