配电网防雷及过电压保护方式探讨

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[摘 要]配电网优化运行除了节电降耗以外，对油田配电线路加强防雷及过电压保护措施，减少雷击跳闸率，提高配电网的运行可靠性、保证不间断供电是非常重要的。

[关键词]防雷；过电压保护

中图分类号：TM315 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2014）31-0021-01

1.引言

1.1 配电网概况

某采油厂配电网经过30多年的发展建设，已建成35kV变电所14座，主变压器28台，容量19.47×104kVA；配电所1座；6 kV配出线114条，线路全长1612km；6 kV配电变压器4033台，容量20.7×104 kVA；6kV避雷器*组，户外柱上真空开关*台、柱上油开关*台；已形成变、配电设备数量较大、网络结构复杂的区域配电系统。担负着三个油田的*口油井站等工业及民用负荷的供配电任务。

1.2 配电线路运行情况

我厂6 kV配电线路长度*km，配电设备较多，且分布在广阔的旷野之中，架空线路绝缘水平低，线间距离小，又无避雷线，所以易遭受雷击，且感应过电压极易引起绝缘子闪络、击穿和烧毁导线及电气设备，造成短路，致使开关跳闸。即使重合闸成功，由于抽油机采用无压释放的磁力启动器控制，也造成油井停产，原油生产蒙受严重损失。

我厂2006年配电线路事故率*次/年.百公里，线路跳闸率*次/年.百公里，其中雷击跳闸*条次，雷击过电压致使瓷质绝缘子击穿*多个，其中7月22日就发生雷击跳闸38条次，击穿绝缘子42个，年影响原油产量近*吨。

2 6kV线路落雷次数与耐雷水平

2.1 线路落雷次数：N=γhT

油田6 kV线路采用的是11m电杆，角钢横担，P-6T针式绝缘子，导线呈三角排列，线间几何距离1.2m，导线平均高度7.5m。

油田6 kV线路的落雷次数N=2.81次/百公里.25雷暴日。

2.2 耐雷水平

经计算，油田6 kV 线路的耐雷水平为6.52kA。

3.防雷及过电压保护措施

6 kV线路一般遭受直击雷的侵害概率比较小，主要是感应雷过电压造成线路跳闸的概率较大，所以我们探讨的主要内容是以防护感应雷过电压为主。

由于6 kV线路防雷与过电压保护均较薄弱，耐雷水平比较低，仅为6.52kA，实际雷电流幅值均大于40 kA，线路遭受雷击感应过电压超过绝缘子击穿电压，进而转变成工频电弧短路，跳闸率极高，供电中断的频率较高。以防止雷击后产生的感应过电压造成绝缘子闪络进而引起相间短路，造成供电中断为主要目标，针对油田配电网绝缘水平薄弱（对地绝缘为4.0Uxg），防雷水平低，线路跳闸后要恢复生产需2-3小时，影响原油产量的问题，需对油田6 kV 线路加强绝缘，减少雷击跳闸事故。

解决的途径是提高线路绝缘水平。由前述计算结果可知，线路的耐雷水平与绝缘子的冲击电压等级有关，降低工频电场梯度，增加绝缘子抗冲击电压强度，即可提高线路绝缘水平，见表1。

措施一：将线路绝缘子由P-6T更换成P-15T。由表1可知，P-15T比P-6T绝缘子的电场梯度降低12.49%，建弧率降低23.1%，冲击闪络电压增强68.6%，线路耐雷水平提高68.7%，线路雷击跳闸率降低23.6%。但由于耐雷水平较低，建弧率高，所以雷击引起的单相接地故障点的电弧难以自动熄灭，且可能转变为稳定的相间电弧，导致线路开关跳闸，从而使跳闸率增高，所以单独更换针式绝缘子防雷电过电压效果不理想。

措施二：将线路绝缘子由P-6T更换成硅橡胶绝缘子，由表1可知，硅橡胶绝缘子比P-6T绝缘子的电场梯度降低？%，建弧率降低？%，冲击闪络电压增强？%，线路耐雷水平提高？%，线路雷击跳闸率降低？%。由于耐雷水平较高，建弧率低，所以线路发生两相或三相同时对地闪络的故障概率很小，从而降低线路雷击跳闸率，防雷电过电压效果好于措施一。

措施三：将角钢横担更换成玻璃钢横担，线路绝缘子由P-6T更换成P-15T，在线路首端加装1组避雷器（降低变电所遭受雷电波侵害的程度）。由于玻璃钢横担具有耐高温、绝缘水平和耐压水平高等特点，经雷电全波冲击50%闪络电压试验，闪络电压为404kV，P-15T绝缘子冲击闪络电压118kV，而一般感应雷过电压的幅值都在500 kV以下，所以更换玻璃钢横担后，线路发生两相或三相同时对地闪络的故障概率很小，若中相发生对地闪络，又可把中相当作地线，增加对另两相的耦合作用，降低两边相的感应电压幅值，使之不发生闪络，保证线路的正常供电。4.防雷电过电压效果分析

油田电力系统近几年在防雷电过电压方面加大了技术改造力度，油田配电系统在产能和老油田改造工程中正在逐步推广应用玻璃钢横担来提高配电线路的绝缘水平，降低雷击跳闸率，保证油田正常生产。我厂主要采取了以下两项措施：

一是1995年我厂在*络线5816线路上安装了189根玻璃钢横担，运行12年来防雷效果一直很好，经查电力调度运行记录，没有发生过雷击跳闸事故，极少发生单相接地故障，保证了配电线路的安全、可靠运行。而且玻璃钢横担造价只是角钢横担的1.5倍，电气性能好，机械强度能够满足要求，投资回收期短，见表2。

二是近几年推广应用硅橡胶绝缘子，已更换硅橡胶绝缘子？只，防雷电过电压效果较好，经统计，2007年在已更换过的6kV线路上发生雷击跳闸率与更换前相比降低？%，而且硅橡胶绝缘子的价格相比玻璃钢横担价格还要低，电气性能、机械强度均能够满足要求。

结束语

提高6 kV线路的绝缘水平，对配电网防雷及过电压保护具有较好的防护效果，我们可以根据历年雷电活动情况在产能和老改项目中推广应用防雷及过电压保护技术，提高线路的安全、可靠运行水平。

参考文献

[1] 卢文鹏，吴佩雄著.发电厂及变电所电气设备.中国电力出版社.2000：1，

作者简介

马沛华：男，1976年9月2日出生，籍贯河南省舞阳县人，2012年毕业于华东石油大学，现从事配电网运行调度工作。