Page 41 - 电力与能源2022年第六期
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赵恒亮, 等: 10kV 架空线路防雷方案对比分析 5 3
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间隙, 雷击断线仍不可避免。 式中 K ———导线耦合系数; R g t ———杆塔接地电
2.2 直击雷、 感应雷过电压对比分析 阻, Ω ; L g t ———杆塔电感, H ; h 1 ———杆塔高度, m ;
线路感应雷过电压幅值降低后仍远远超过绝 ———一相绝缘子耐压与横担耐压之和, kV 。
U 50%
缘子闪络电压, 除非配置阻塞型或疏导型防雷产 最重要的问题是, 因为工频续流不是在固定
品, 否则不能避免会发生感应雷过电压闪络事故。 的保护间隙上存在, 而是在任意的击穿点, 因此一
需要注意的是, 由于避雷线的引雷作用, 直击 旦雷电流较大, 雷击断线或 损坏设备 ( 如电杆炸
雷过电压概率将提升, 而直击雷对线路设备的破 皮、 绝缘子炸断等) 的概率就会非常大。
坏力度远大于感应雷, 加上避雷线架设成本高昂, 3.2.2 感应雷过电压
因此 10kV 配 网 架 设 避 雷 线 显 然 不 是 可 行 的 感应雷过电压作用于导线与大地之间, 导线
方案。 相间无压差, 因此需计算导线与大地间的绝缘耐
压, 其冲击闪络电压约为 350kV 。对此需计算对
3 复合绝缘横担方案分析
应的耐雷性能, 无避雷线线路的感应雷过电压为:
3.1 绝缘横担结构
U =25 · Ih 1 ( 7 )
绝缘横担结构如图 2 所示。复合横担绝缘子 S
是一种用于架空线路的圆柱形硅橡胶绝缘子, 其 设雷击点与线路的直线距离 S=65m , 杆塔
金属附件中有 2 个孔, 一个用于安装固定螺栓, 另 高度h 1=12m , 通过计算可得 350kV 闪络电压
一个用于靠近其根部的孔在复合横担绝缘子受到 对应的雷电流为 76kA , 而感应雷雷电流极限值
不平衡张力时可以沿固定螺栓旋转, 以缓和两边 为 100kA 。这说明现有绝缘横担闪络电压仍有
不平衡的张力。 感应雷过电压击穿可能, 由雷电流与雷击概率公
式可得, 14% 的雷击电流大于 76kA , 因此绝缘横
担仍有 14% 的感应雷过电压闪络概率。
3.2.3 对台区变压器的绝缘配合
配变台区变压器高压侧一般都设置避雷器保
护, 一 般 高 压 设 备 的 雷 电 冲 击 耐 受 电 压 幅 值 在
75kV , 雷击杆塔的雷电流幅值按 20kA 计算( 高
于此值, 避雷器和其他设备将出现损坏的概率),
避雷器的吸收能量一般在5.77~6.00kJ ( 对应方
波通流容量在75A 左右)。由于复合绝缘横担可
使其绝缘水平提高, 使得台区雷电侵入波过电压
的幅值增加, 进而避雷器吸收能量的能力也得到
提升。因此, 对于采用复合绝缘横担的线路, 如要
对台区雷电侵入波进行保护, 则需要提高台区避
图 2 一种绝缘横担结构
雷器的能量吸收能力, 对应方波通流容量在 300A
3.2 复合绝缘横担防雷方案
左右。如对现有线路大量避雷器全部进行更换,
3.2.1 直击雷过电压
成本将会非常高。
绝缘横担在一般的消弧线圈接地系统中, 只
3.3 直击雷、 感应雷过电压对比分析
有两相以上闪络才会导致短路故障。由于 10kV
绝缘横担对于感应雷过电压防护能力尚可,
架空线路水泥杆接地电阻大, 直击雷极可能引起
可使雷击跳闸断线率降低 86% 。绝缘横担方案
巨大的反击过电压, 同时击穿两相或三相, 此时工
虽然本身材料成本不高, 但更换横担施工麻烦, 施
频续流必然会造成短路, 因此需要计算反击过电
工人力物力成本较高, 并且不宜带电作业, 再考虑
压形成相间闪络的雷电流强度, 计算公式如下:
到与台区变压器绝缘配合的难题, 10kV 配网采
U 50%
I= ( 6 ) 用绝缘横担防雷仍存在一些难以克服的缺点, 尚
( 1-K ) ·( R g t+ L g t + h 1 )
2.6 2.6 不宜大范围推广。
