20l 0年7月 广西轻工业 GuANGx1 J0uRNAL oF LIGHT INDusTRY.第7期(总第140期) 机械与电气 2 0 k V架空配电线路防雷与接地的设计 王亚-X- (宝鸡文理学院电子电气工程系,陕西宝鸡72l 000) 【摘 要】 变电站设计是电网建设的一个重要环节。针对20kV架空配电线路防雷与接地的设计进行详细分析, ̄xlg--5,- 提高我国变电站自动化程度。 【关键词】 20kV变电站;架空配电线路;防雷;接地 【中图分类号】TM862 【文献标识码】A 【文章编号】 1003—2673(2010)07—55—02 目前,电网联系越来越紧密,如何解决在事故时快速切除 隔离故障点,保证系统安全稳定的问题引起广泛重视。本文针 对20kV架空配电线路安装施工中的防雷与接地的设计,结合 工程实际进行详细分析。 理,降低感应雷电压。 2防弧金具的加装 国内外架空绝缘导线雷击断线的事故统计表明,雷击架空 绝缘导线弓l起绝缘层击穿放电的位置随机分布在距绝缘子中 1防雷措施概述 20kV线路可采取以下防雷措施: (1)防雷柱式瓷绝缘子、互感式避雷器。防雷柱式瓷绝缘 子、互感式避雷器安装于直线杆及直线转角杆。互感式避雷器 与普通柱式瓷绝缘子并联安装。根据配网的运行经验,可考虑 在每基或每隔一基直线杆及直线转角杆的每相导线安装防雷 柱式瓷绝缘子或互感式避雷器。 (2)普通氧化锌避雷器,耐张杆可每相导线加装普通氧化 锌避雷器。一部分耐张杆因安装开关而安装的避雷器,同时可 兼做绝缘导线防雷用避雷器。 心线两侧200mm范围内,断线的位置也就在雷击放电的针孔 处。在距离绝缘子轴线1O0—150ram范围内剥离一小段绝缘导 线绝缘层,安装上防弧金具,在雷击过电压作用下闪络将发生 在防弧金具上,能有效地定位工频电弧的路径。对于辐射形线 路应将防弧金具安装在绝缘子的负荷侧,对于环网线路,将绝 缘导线由绝缘子轴线起向两侧各剥离一段绝缘层,安装上防弧 金具,在任何潮流方式下均能有效保护导线免于烧伤。 3感应雷屏蔽线的选择与使用 从长期配电线路的运行过程中,我们发现了一个现象:在 下方装设有通讯线的配电线路,雷击跳闸_的机率普遍较低,说 (3)屏蔽分流线,绝缘导线的雷击断线特性与裸导线的情 况相比有明显不同:当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引 明此耦合导线可以在雷击杆塔时起分流和耦合作用,大大降低 线路绝缘子两端的电压幅值,这等同于增加了线路的绝缘水 起绝缘子闪络时,持续的工频短路电流电弧在电动力的作用下 沿着导线向背离电源方向移动,不会严重烧伤导线,而绝缘导 线则不同,雷电过电压引起绝缘子闪络并击穿导线绝缘层时, 被击穿的绝缘层呈一针孔状,接续的工频短路电流电弧受周围 绝缘的阻隔,弧根只能在针孔处燃烧,在极短的时间内导线就 会被整齐地烧断。屏蔽分流线能对绝缘导线的防雷(主要指感 应雷)有一定作用。 通过分析国内外采取的架空绝缘导线防雷击断线的措施, 研究在国内和本地区应用的可行性,从经济性、实用性方面进 平,可使线路的跳闸率降低。在保证导线安全距离的情况下,靠 近绝缘导线的下方或上方位置架设一条感应雷屏蔽线,应是可 行的。感应雷屏蔽线应对三相导线都有屏蔽作用,并尽量靠近 顶层导线。对于双回路的架空绝缘线路可架设两条感应雷屏蔽 线。该方案投资较少,施工相对简单。感应雷屏蔽线是分段接地 的,其位置比耦合地线更接近导线。由于感应雷屏蔽线的存在, 并且离绝缘导线很近,绝缘导线附近的电磁场发生了明显的改 变。雷击线路附近时,绝缘导线上感应的雷电压显著降低,从而 行比较。第一步,先确定了两种防雷方案:加装防弧金具和安装 带间隙的氧化锌避雷器。第二步,经过分析后认为目前国内外 的绝缘导线防雷断线方案,都存在一些不完善的地方,有的方 降低了线路的雷击闪络概率和绝缘导线的雷击断线率。 架设感应雷屏蔽线时,每根电杆均装设~组接地线,线路 导线排列方式有两种:双回路垂直排列和单回路三角形排列。 案造价高;有的方案施工困难,运行工作量大;有的方案对绝缘 导线产品的生产工艺要求高,目前国内无法普遍达到等等。国 对同杆双回线路,利用顶相横担,在杆塔两侧距离杆塔20em 处分别架设GJ一35钢绞线,考虑导线和地线风偏、弧垂等因素 的影响,架空地线到导线的间距应一般不小于30era(实测距离 顶相导线距离51cm);对三角形布置方式,在导线下方中心位 内外统计资料表明:架空绝缘导线的断线故障,绝大多数来自 于感应雷,项目组讨论后,提出了一种感应雷屏蔽线的方案,本 方案采用疏导式防雷思想,允许架空线路有一定的雷击跳闸 率,但尽可能地减少雷击断线事故率。足依据感应雷对架空绝 缘导线产生的特殊特性,充分利用了电磁耦合和雷电分流机 置架设钢绞线,考虑导线和地线风偏、弧垂等因素的影响后,钢 绞线到导线的间距不小于30cm。(测量结果:距离顶相导线的 间距为97em,距离边相导线最小距离45em)。对上述两种方 【作者简介】王亚云(1982一),女,陕西宝鸡人,教师,研究方向:嵌入式计算机控制系统。 55 式,均每隔200m(4~5根电杆).在杆塔处添加几种接地体,考 虑到土壤电阻率较低,集中接地体町采用两根垂直接地极并联 的方式,接地电阻应不大于10n。 这里可以采取加装耦合地线的 式。在导线的下而加一条 架空地线(耦合地线),可以在雷击忏塔时起分流作用和耦合作 用,大大降低线路绝缘子两端的电压,这等同于增加了线路的 绝缘水平。运行经验表明,加耦合地线后,线路的跳闸率大幅降 低,并且投资较少。架设耦合地线丰要有以下几方丽的作用: (1)在导线下方架设耦合地线I1『以显著增大几何耦合系 数和分流效果。从而大大提高了杆塔的耐宙水平。(2)由于分 4避雷器的选择与安装 在配电线路上安装避雷器来防护过电压是世界各罔广为采 用的一种方法。采用避宙器为无间隙结构时,南于无间隙避雷器 长期承受工频电压的作用,还要间歇地承受雷电过电压及[频 流效果的增强,使之在绝缘上建弧机率减小,从而也大幅度降 低了雷击跳闸率。(3)由于耦合地线装在导线下方且与大地相 续流的作用,避雷器容易老化,因此避雷器故障很多。所以本设 计采用带间隙的避雷器,只在雷电过电压及工频续流时才动作, 平时不承受工频电压的作用,这样能延长避雷器的使用寿命,减 少事故,确保避雷器安伞可靠的运行。但这种方法一般是隔一基 杆塔安装一组避雷器(全线安装成本太高)。安装避雷器后配电 线路断线事故的80%发生在没有装避雷器的中问杆塔。 由于我国的10Kv系统的杆塔只利用自然接地电阻,不设 连接,相当于降低了杆塔高度,使绕击的可能性大大减少。(4) 耦合地线还可以用作其他通讯线路(如有线电视等)的支架。 6结语 随着20kV配电网的推广应用,其20kV配电设备生产制 造技术也将获得长足发展。本文对于20kV架空配电线路防雷 专用的接地体,接地电阻一般较高。采用这种保护方式后,动作 与接地的设计有助于提高配电设备优质、安全、可靠运行,同时 有利于也免维护或少维护、操作简单的产品设计。 参考文献 [1】余力,许钢.浅谈架空绝缘配电线路防雷措施U】.江西电力职业技术学 院学报,2009,22(4). 的避雷器残压加上接地电阻的电压会传递到不装避雷器的中 间杆塔使之绝缘子闪络。应适当降低装避雷器的杆塔的接地电 阻便可降低闪络率,从而降低绝缘导线断线的概率。带倒隙的 氧化锌避雷器大面积推广。费用较高,运行维护工作量大,可有 选择性地用于特殊要求的线路或杆塔。 【2]李华鹏,徐盛.配电线路防雷UJ.贵州电力技术,2009,12(2):19—20. 5防雷接地方式与设计 (上接第54页) 4分模 提取好的产品表面只是分模面的一部分,设计者还需要应 用Modeling中的Surface一曲面功能将分模面继续向外延 伸、修剪,达到合适的大小时将用Surface制作的曲面与提取的 到的产品表面进行缝合,然后用缝合后的曲面修剪用于制作型 芯或型腔的实体,即可完成分模。图6即为完成缝合的型腔分模 面和型芯分模面,图7为用该方法设计完成的风扇注塑模具。 需要注意的足用Surface制作的分模面必须大于用于制 图7风扇注塑模具 作型芯或型腔的实体,才能够进行实体修剪;型芯和型腔应分 别制作分模面,并且分别进行实体修剪才能够完成分模。 综上,虽然UG的功能越来越强大,但是对于一些较复杂的 参考文献 【1】唐海翔.UG注塑模具设计培训教程[M].北京:清华大学出版社,2002. 【2]方慧敏,张光胜,孙鹏.基于UG的轿车烟灰盒面板模具设计ⅡJ.安徽 工程科技学院学报,2008,(9). 产品还是无法实现自动分模,在设计过程中设计者完全可以打 破软件功能模块之间的自由发挥,使得问题得到完满解决。 f3】张敏,孙鹏文,叶奇.UG注射模设计向导的应用研究 机械设计与制 造,2008,(9). 图6型腔、型芯分模面 56