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淺析35KV線(xiàn)路接地電阻與防雷

作者:喻友智  
評(píng)論: 更新日期:2014年11月22日
3、接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則,應(yīng)根據(jù)本地區(qū)域的地形、地貌、地質(zhì)情況以及35KV供電線(xiàn)路存在的具體問(wèn)題,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)綜合考慮的。我公司35KV供電線(xiàn)路桿塔接地設(shè)計(jì)原則如下:
1、根據(jù)每基桿塔的土壤電阻率來(lái)決定人工接地體的布置方式:
(1)、當(dāng)土壤電阻率ρ≤3×104Ω.cm(普通沙土壤)時(shí),因地電位分布衰減較快,可采用以棒形垂直接地體為主的棒帶接地裝置。垂直接地體常采用的規(guī)格有:直徑為48-60mm的鍍鋅鋼管,或40×40×4-50×50×5mm的鍍鋅角鋼以及直徑為19-25mm的鍍鋅圓棒,垂直接地體長(zhǎng)度為2-3m。接地體的布置根據(jù)安全、技術(shù)要求,因地制宜安排,要以組成環(huán)形、放射形或單排布置。環(huán)形布置時(shí),環(huán)上不能有開(kāi)口端,為了減小接地體相互的散流屏蔽作用,相鄰垂直接地體之間的距離不應(yīng)小于2.5-3m,垂直接地體上端采用扁鋼或圓鋼連接一體,上端距地面不小于0.6m,通常取0.6-0.8m。
(2)、在多巖石地點(diǎn)和土壤電阻率較高(3×104≤ρ≤5×104Ω.cm)的地點(diǎn),因地電位分布衰減較慢,接地體宜采用水平接地體為主的棒帶接地裝置。水平接地體通常采用40×4mm鍍鋅扁鋼或直徑為Φ12-16mm的鍍鋅圓鋼組成,可以組成放射形、環(huán)形或成排布置,水平接地體應(yīng)埋設(shè)于凍土層以下,一般深度為0.6-1m,扁鋼水平接地體應(yīng)立面豎放,這樣有利于減少散流電阻。
(3)、當(dāng)土壤電阻率ρ≥5×104Ω.cm的地點(diǎn),主要以降低土壤電阻率為主,可以采用以下幾種技術(shù)方案:
1)、采用增設(shè)接地體總長(zhǎng)度(深埋)或增加水平接地體延伸長(zhǎng)度,通常水平延伸效果較好些,但對(duì)于山地多巖、深巖地點(diǎn)效果都不明顯??梢越Y(jié)合以下2點(diǎn)綜合使用。
2)、在原接地體周?chē)M(jìn)行換土,利用電阻率較低的土壤(粘土、黑土)替換接地體周?chē)耐寥馈?/div>
3)、利用長(zhǎng)效降阻劑:在接地體周?chē)裰瞄L(zhǎng)效固化型降阻劑,以改善接地體周?chē)寥溃ɑ驇r石)的導(dǎo)電性能,使接地體通過(guò)降阻劑的分子和離子作用形成高滲透區(qū),以便與大地緊密結(jié)合降低土壤電阻,使接地體得到純性保護(hù)而不被氧化腐蝕,達(dá)到延年長(zhǎng)效的目的。
2、根抿在平時(shí)運(yùn)行中,在雷擊時(shí)容易造成沖擊反擊放電的桿塔,在設(shè)計(jì)接地裝置時(shí)可以采用以下技術(shù)方案:
1)、埋設(shè)多根放射形水平接地體、或由水平帶連接的多根垂直接地體(3-4根),組成一個(gè)復(fù)式接地裝置。
2)、設(shè)法降低土壤的電阻率。
3)、通過(guò)以上兩種方法處理后,都不能達(dá)到好的效果時(shí),可以考慮在降低接地電阻的同時(shí)在本桿塔和相鄰接地電阻小的桿塔上安裝線(xiàn)路避雷器進(jìn)行配合。
4、降阻措施
對(duì)于接地電阻超標(biāo)的桿塔進(jìn)行降阻改造是提高線(xiàn)路耐雷水平保證線(xiàn)路安全運(yùn)行的重要措施。由于降阻主要是出于防雷的需要,所以對(duì)降阻措施又有明確的要求,即以降低桿塔沖擊接地電阻為主要目的。所以對(duì)桿塔降阻措施應(yīng)考慮以下幾方面的問(wèn)題:
(1)、勘探測(cè)量,要對(duì)每基桿塔所在位置的地形、地勢(shì)、地質(zhì)情況進(jìn)行準(zhǔn)確勘探,找出可以利用的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。
(2)、調(diào)查、了解線(xiàn)路桿塔經(jīng)過(guò)地段土壤對(duì)鋼接地體的腐蝕性。
(3)、雷電流一般沿表層土壤散流,深層土壤并不散流,所以對(duì)接地電阻偏高的桿塔,接地體應(yīng)以水平接地體為主,埋設(shè)深度盡量達(dá)到0.8m以下。
四、35KV線(xiàn)路雷電性能分析
1、雷電參數(shù)
1)、波阻抗:雷電形成的電壓和電流是以波的形式在導(dǎo)線(xiàn)中傳播的,電壓波U與電流波I的比值叫雷電通道的波阻抗。
2)、雷電流:一般是指雷直接擊于低接地電阻的物體時(shí)流過(guò)該物體的電流。大氣過(guò)電壓的數(shù)值與雷電流的大小直接有關(guān)。主放電時(shí),雷電流為一沖擊波,波頭近似于半余弦波。如沖擊接地電阻大,很容易發(fā)生反擊,造成絕緣子閃絡(luò)放電。
3)、雷電活動(dòng)強(qiáng)度:在進(jìn)行防雷計(jì)算和采取防雷措施時(shí),必須知道當(dāng)?shù)氐睦纂娀顒?dòng)強(qiáng)度。雷電活動(dòng)強(qiáng)度主要用雷暴日和雷暴小時(shí)來(lái)表示。掌握了本地區(qū)的雷電活動(dòng)情況、雷電活動(dòng)規(guī)律性,更有利于做好防雷方案措施。
4)、地面落雷密度:每一雷暴日每平方公里地面受雷擊的次數(shù)。此參數(shù)主要用于計(jì)算輸電線(xiàn)路的落雷次數(shù)。掌握了每條輸電線(xiàn)路的落雷次數(shù),在防雷工作中就更有針對(duì)性,減少了盲目性。
2、雷電的危害
1)、感應(yīng)雷害:雷擊輸電導(dǎo)線(xiàn)附近地面時(shí),會(huì)在輸電導(dǎo)線(xiàn)上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓,它的大小跟雷電主放電電流的幅值成正比;與雷擊地面點(diǎn)距導(dǎo)線(xiàn)的距離成反比;跟導(dǎo)線(xiàn)的弧垂和懸掛高度均有關(guān)。一般至少需4-5片懸瓶組成絕緣串,才不會(huì)造成絕緣閃絡(luò)。
2)、直擊雷害:直擊雷過(guò)電壓是雷電流在被擊物阻抗上的壓降,其大小與被擊物阻抗的性質(zhì)和雷電流的幅值、上升的速度或雷電流的波形有關(guān)。當(dāng)線(xiàn)路被直擊時(shí),90%以上都可能造成絕緣子閃絡(luò)。
3)、反擊雷害:線(xiàn)路避雷線(xiàn)遭受直擊雷時(shí),在引導(dǎo)強(qiáng)大的電流流入大地時(shí),如沖擊接地電阻較大,在桿塔頂端會(huì)產(chǎn)生非常高的電壓,會(huì)造成桿塔頂端通過(guò)絕緣子閃絡(luò)對(duì)輸電線(xiàn)路放電;甚至有可能發(fā)生兩相絕緣子閃絡(luò)放電而發(fā)生相間短路。
五、35KV線(xiàn)路防雷技術(shù)措施
35kV線(xiàn)路本身的絕緣水平較低。當(dāng)雷擊架空線(xiàn)路時(shí),不論是感應(yīng)雷過(guò)電壓還是直擊雷過(guò)電壓都極易引起絕緣子閃絡(luò)放電,造成單相接地時(shí)的工頻續(xù)流不能盡早熄弧,進(jìn)而發(fā)展成相間短路而導(dǎo)致線(xiàn)路跳閘。因此降低35kV線(xiàn)路雷擊跳閘率的關(guān)鍵是使線(xiàn)路避雷線(xiàn)的接地沖擊接地電阻小。因而必須做好如下防雷措施:
1、降低線(xiàn)路接地電阻
減小接地引下線(xiàn)的過(guò)渡電阻、接地網(wǎng)除銹補(bǔ)焊防腐。通過(guò)降低線(xiàn)路桿塔的沖擊接地電阻等措施在一定程度上可提高線(xiàn)路耐雷水平和降低絕緣子閃絡(luò)概率。
2、安裝線(xiàn)路型避雷器
通過(guò)實(shí)踐證明在線(xiàn)路上安裝線(xiàn)路型復(fù)合外套金屬氧化物避雷器,可以極大地提高架空輸變電線(xiàn)路的抗雷擊性能,降低線(xiàn)路雷擊跳閘率。如線(xiàn)路桿塔有下列兩種情況時(shí),須安裝線(xiàn)路避雷器:
1)、地形復(fù)雜,輸電線(xiàn)路桿塔之間出現(xiàn)大高差、大檔距時(shí);使得避雷線(xiàn)屏蔽作用失效。且常發(fā)生繞擊、側(cè)擊等現(xiàn)象的桿塔,需在桿塔上安裝避雷器。
2)、接地電阻難以達(dá)到技術(shù)要求,同時(shí)又有遭受雷擊可能的桿塔。需在本桿塔和相鄰接地電阻小的桿塔上安裝線(xiàn)路避雷器。
3、搞好線(xiàn)路的維護(hù)工作
1)、應(yīng)定期進(jìn)行巡視檢查,每年應(yīng)進(jìn)醒一次停電登桿檢查,清掃絕緣子片,發(fā)現(xiàn)有放電、擊穿的絕緣子應(yīng)進(jìn)行更換,提高線(xiàn)路的絕緣水平。
2)、對(duì)運(yùn)行多年的絕緣子應(yīng)在停電的情況下,用不低于5000V的兆歐表進(jìn)行測(cè)定,當(dāng)絕緣子的絕緣電阻小于500MΩ時(shí),即認(rèn)為絕緣子不合格,應(yīng)進(jìn)行更換。搖測(cè)方法:線(xiàn)路先分段,再分串、分片進(jìn)行,測(cè)出不合格的絕緣子片。
五、建議使用避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀
因大氣雷電的隨機(jī)性和復(fù)雜性,此外由于現(xiàn)在觀測(cè)技術(shù)上的局限性,還無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量和捕捉到線(xiàn)路每一次被雷擊的技術(shù)參數(shù)。因此造成了防雷措施的針對(duì)性不強(qiáng)、盲目性較大。目前在防雷方面,我還存在著如下的盲目性:
1、各變電站雷電壓、雷電流的幅值和內(nèi)部過(guò)電壓的大小,等參數(shù)空白,在避雷器的選型上,無(wú)理論支撐,很可能不能達(dá)到良好的絕緣配合。
2、不能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)視避雷器的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù),對(duì)放電次數(shù)、泄漏電流無(wú)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),事故發(fā)生后,無(wú)分析事故的依據(jù)。所以不能找出避雷器損壞的原因,進(jìn)一步的優(yōu)化防雷系統(tǒng)。2013年避雷器不合格率的增加,至今原因不清。
3、在每年的避雷器預(yù)防性試驗(yàn)時(shí),維護(hù)量大、費(fèi)用高,在拆卸和運(yùn)輸過(guò)程中損壞的機(jī)率大,試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能把表面泄漏和內(nèi)部泄漏區(qū)別開(kāi)來(lái),從而誤判,造成浪費(fèi)。
如果使用避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀,變電所將提高如下功能:
1、把避雷器在線(xiàn)探測(cè)儀,接入變電所微機(jī)綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)視避雷器的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)(泄漏電流),即時(shí)了解避雷器的運(yùn)行質(zhì)量,真正找到2013年避雷器不合格率增加的原因,有計(jì)劃、有針對(duì)性地實(shí)現(xiàn)避雷器的維護(hù)和預(yù)防性實(shí)驗(yàn)。
2、通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),優(yōu)化防雷系統(tǒng)。分析避雷器的放電次數(shù),放電電流的大小,初步了解雷電壓、雷電流的幅值和內(nèi)部過(guò)電壓的大小,以及避雷器的選型、分級(jí)保擴(kuò)的配置是否合理。從而逐步完善、優(yōu)化變電所的防雷系統(tǒng)。
3、根據(jù)每條輸電線(xiàn)路避雷器的放電次數(shù),進(jìn)一步掌握輸電線(xiàn)路的落雷次數(shù),從而知道哪些線(xiàn)路容易遭受雷擊,減少了防雷的盲目性。
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