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10kV架空配电线路防雷措施的研究

      雷击架空供电线路会对系统造成严重的影响,直击雷一般会从供电系统的三个地方人侵:一是对绝缘导线进行雷击,当雷电人侵后,导致绝缘导线发生断线;二是对电杆、金属器具进行雷击,雷电人侵之后会导致电杆、金属器具发生接地放电;三是对绝缘子进行雷击,这时就会引起绝缘状态不良的绝缘子发生闪络。通过对大秦线湖东站区电力设备雷击现象进行分析,结合现场实际情况,研究大秦线湖东站区“重雷”地区电力雷害整治措施,可提高大型站区负荷供电的安全保障能力。


1典型故障分析

1.1 典型故障分析

      2017年6月18日,因雷击造成站馈八55#杆电杆上部水泥大面积剥落,钢筋裸漏严重。见图1。

10kV架空配电线路防雷措施的研究

      2017年8月11日,因雷击造成站馈八51#杆~53#杆间线路断线。见图2。


10kV架空配电线路防雷措施的研究
      2017年8月31日,因雷击造成站馈八23#杆中导线杆顶帽抱箍烧损脱落照片。见图3。

10kV架空配电线路防雷措施的研究

1.2故障分析
      为保证湖东站馈八10kV线路供电可靠性,于2016年将原架空线路由裸导线改为绝缘导线。但在2017年雷雨季节就发生了3起雷击故障,绝缘导线故障率明显高于裸导线。经分析,主要原因如下:
1.2.1绝缘线的结构所致
      绝缘导线采用半导电屏蔽和交联聚乙烯作为绝缘层,其中使用的半导体材料具有单向导电性能,在雷云对地放电的大气过电压中,很容易在绝缘导线的导体中产生感应过电压,且很难沿绝缘导线表.皮释放。
1.2.2绝缘导线遭受雷击后的电磁机理特殊,造成雷击断线较多
      架空裸线雷击时,引起闪络事故,是在工频续流的电磁力作用下,电弧会沿着导线滑移,电弧滑动中释放能量,且在工频续流烧断导线或损坏绝缘子之前,断路器动作跳闸切断电弧,而架空绝缘线的绝缘层阻碍电弧在其表面滑移,电荷集中在击穿点放电,再加_上导线本身重量,在断路器动作之前烧断导线,所以绝缘导线的雷击断线故障明显高于裸导线,既有的防雷措施无法满足绝缘导线运行要求。

2雷电防护缺陷分析

2.1冲击接地电阻分析
      在电力设备运行中,当遇到雷击受到雷击电流的冲击时,在电力设备的薄弱部分发生泄流,而既有接地电阻超过正常值,导致绝缘子发生闪络现象的发生。
2.2站场地区雷电防护要求的差异性分析
      在不同的站场地区,雷电和土壤参数也会不同,10kV电力线路具有线路长,跨度大的特点,在一条10kV电力线路上,一-般会有多种雷电及土壤参数,而不同参数的雷电危害程度也不--样,所以雷电防护就需要进行针对性的设计。但在实际雷电防护设计中,却没有将这种差异性考虑进去,使得雷电防护的措施不够完善,雷电的防护作用无法完全发挥出来。


3防范措施

      针对大秦线大型站区雷击故障问题,根据线路特点,针对性的制订改造既有设备方案,以方便施工,投资小的原则,在湖东站馈八10kV 架空电力线路上采取了防雷补强措施。

3.1 电杆顶部安装避雷针6处,每隔10基电杆在电杆顶部安装避雷针一组,其高度为1800mm,其重量、结构、电杆本身均可满足安装需求。接地引下线沿电杆安装,接地电阻不大于100。此方案的优点是:该方案可有效降低雷击造成的闪络概率。不需要大范围改造既有设备,方便施工,投资少。避雷针在10kV电杆上安装见图4。

10kV架空配电线路防雷措施的研究

3.2在5处耐张杆安装防雷器15组。在线路全段5处耐张杆处安装避雷器和接地装置,同时避雷器选用带有脱离器装置的氧化锌避雷器、上引线通过支持绝缘子与10kV线路连接,接地极采用石墨烯接地。
3.3整治既有接地极。锈蚀严重的接地极因容易出现土壤接触电阻高,而造成接地电阻不达标,所以应弃用新设。对凡接地电阻高于10Q的一-律做降阻处理,使用经过热浸镀锌防腐处理的接地极。
3.4更换大爬距针式绝缘子。为进一步提高线路供电稳定性,采用更换大爬距针式绝缘子156个,原则根据防雷要求将既有P-15T针式绝缘子更换为P-20T型。


4实施效果

      针对湖东站馈八10kV架空电力线路既有防雷措施不足的实际情况,,按照绝缘导线运行特点补强防雷措施的改造方案,研究制定防范措施并实施,取得了显著成效。为今后绝缘导线改造区段同步进行防雷改造提供了宝贵经验,有效地补强了该区段的防雷能力,提高了该区段线路的稳定性。确保了供电质量,减少了电压波动,保障了湖东站区一级负荷的安全稳定供电。同时,确保了湖东焊轨基地的正常生产工作秩序的开展,既避免了电力设备因雷击故障对铁路运输秩序的影响,特别是减少了湖东焊轨基地停工或产品报废的间接经济损失。


4.1安全效益分析
      通过对湖东站馈八10kV架空电力线路进行防雷改造,提高了该区段线路的稳定性,确保了电压质量,减少电压波动,保障了湖东焊轨基地的正常工作进行,同时也提高了信号电源的可靠性。有力的保证了生产运输秩序的正常进行。
4.2经济效益分析
      按照历次故障恢复情况看,恶劣天气条件下故障点排查耗时均在1小时左右,考虑恢复时间,延时一般达到120分钟,按行车设备故障考核办法中的故障延时计算,需考核年度故障延时总费用可达9.86万元。同时,由于线路停电时焊轨基地无法正常生产,将会导致近200万元的间接经济损失。

5结束语

       由于大秦线地域跨度大,气候变化差异大,各区段的雷电参数不一-样,需要根据雷电的活动区域强弱进行不同区域的划分,不同的区域应采用不同的防雷措施,同时还需要根据雷电参数和雷击故障信息等对感应雷和直击雷的防护措施进行确定,以此来建立起差异化的电力系统雷电防护体系。电力系统的安全性和可靠性关系到铁路生产和运输的正常开展,需要制定和完善相应的雷电防护体系,有效提高电力系统的雷电防护能力,从而确保铁路运输的安全和可靠运行。
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