3、接地系统设计原则
接地系统设计的原则,应根据本地区域的地形、地貌、地质情况以及35KV供电线路存在的具体问题,结合现场实际情况来综合考虑的。我公司35KV供电线路杆塔接地设计原则如下:
1、根据每基杆塔的土壤电阻率来决定人工接地体的布置方式:
(1)、当土壤电阻率ρ≤3×104Ω.cm(普通沙土壤)时,因地电位分布衰减较快,可采用以棒形垂直接地体为主的棒带接地装置。垂直接地体常采用的规格有:直径为48-60mm的镀锌钢管,或40×40×4-50×50×5mm的镀锌角钢以及直径为19-25mm的镀锌圆棒,垂直接地体长度为2-3m。接地体的布置根据安全、技术要求,因地制宜安排,要以组成环形、放射形或单排布置。环形布置时,环上不能有开口端,为了减小接地体相互的散流屏蔽作用,相邻垂直接地体之间的距离不应小于2.5-3m,垂直接地体上端采用扁钢或圆钢连接一体,上端距地面不小于0.6m,通常取0.6-0.8m。
(2)、在多岩石地点和土壤电阻率较高(3×104≤ρ≤5×104Ω.cm)的地点,因地电位分布衰减较慢,接地体宜采用水平接地体为主的棒带接地装置。水平接地体通常采用40×4mm镀锌扁钢或直径为Φ12-16mm的镀锌圆钢组成,可以组成放射形、环形或成排布置,水平接地体应埋设于冻土层以下,一般深度为0.6-1m,扁钢水平接地体应立面竖放,这样有利于减少散流电阻。
(3)、当土壤电阻率ρ≥5×104Ω.cm的地点,主要以降低土壤电阻率为主,可以采用以下几种技术方案:
1)、采用增设接地体总长度(深埋)或增加水平接地体延伸长度,通常水平延伸效果较好些,但对于山地多岩、深岩地点效果都不明显。可以结合以下2点综合使用。
2)、在原接地体周围进行换土,利用电阻率较低的土壤(粘土、黑土)替换接地体周围的土壤。
3)、利用长效降阻剂:在接地体周围埋置长效固化型降阻剂,以改善接地体周围土壤(或岩石)的导电性能,使接地体通过降阻剂的分子和离子作用形成高渗透区,以便与大地紧密结合降低土壤电阻,使接地体得到纯性保护而不被氧化腐蚀,达到延年长效的目的。
2、根抿在平时运行中,在雷击时容易造成冲击反击放电的杆塔,在设计接地装置时可以采用以下技术方案:
1)、埋设多根放射形水平接地体、或由水平带连接的多根垂直接地体(3-4根),组成一个复式接地装置。
2)、设法降低土壤的电阻率。
3)、通过以上两种方法处理后,都不能达到好的效果时,可以考虑在降低接地电阻的同时在本杆塔和相邻接地电阻小的杆塔上安装线路避雷器进行配合。
4、降阻措施
对于接地电阻超标的杆塔进行降阻改造是提高线路耐雷水平保证线路安全运行的重要措施。由于降阻主要是出于防雷的需要,所以对降阻措施又有明确的要求,即以降低杆塔冲击接地电阻为主要目的。所以对杆塔降阻措施应考虑以下几方面的问题:
(1)、勘探测量,要对每基杆塔所在位置的地形、地势、地质情况进行准确勘探,找出可以利用的地质结构。
(2)、调查、了解线路杆塔经过地段土壤对钢接地体的腐蚀性。
(3)、雷电流一般沿表层土壤散流,深层土壤并不散流,所以对接地电阻偏高的杆塔,接地体应以水平接地体为主,埋设深度尽量达到0.8m以下。
四、35KV线路雷电性能分析
1、雷电参数
1)、波阻抗:雷电形成的电压和电流是以波的形式在导线中传播的,电压波U与电流波I的比值叫雷电通道的波阻抗。
2)、雷电流:一般是指雷直接击于低接地电阻的物体时流过该物体的电流。大气过电压的数值与雷电流的大小直接有关。主放电时,雷电流为一冲击波,波头近似于半余弦波。如冲击接地电阻大,很容易发生反击,造成绝缘子闪络放电。
3)、雷电活动强度:在进行防雷计算和采取防雷措施时,必须知道当地的雷电活动强度。雷电活动强度主要用雷暴日和雷暴小时来表示。掌握了本地区的雷电活动情况、雷电活动规律性,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击的次数。此参数主要用于计算输电线路的落雷次数。掌握了每条输电线路的落雷次数,在防雷工作中就更有针对性,减少了盲目性。
2、雷电的危害
1)、感应雷害:雷击输电导线附近地面时,会在输电导线上产生感应过电压,它的大小跟雷电主放电电流的幅值成正比;与雷击地面点距导线的距离成反比;跟导线的弧垂和悬挂高度均有关。一般至少需4-5片悬瓶组成绝缘串,才不会造成绝缘闪络。
2)、直击雷害:直击雷过电压是雷电流在被击物阻抗上的压降,其大小与被击物阻抗的性质和雷电流的幅值、上升的速度或雷电流的波形有关。当线路被直击时,90%以上都可能造成绝缘子闪络。
3)、反击雷害:线路避雷线遭受直击雷时,在引导强大的电流流入大地时,如冲击接地电阻较大,在杆塔顶端会产生非常高的电压,会造成杆塔顶端通过绝缘子闪络对输电线路放电;甚至有可能发生两相绝缘子闪络放电而发生相间短路。
五、35KV线路防雷技术措施
35kV线路本身的绝缘水平较低。当雷击架空线路时,不论是感应雷过电压还是直击雷过电压都极易引起绝缘子闪络放电,造成单相接地时的工频续流不能尽早熄弧,进而发展成相间短路而导致线路跳闸。因此降低35kV线路雷击跳闸率的关键是使线路避雷线的接地冲击接地电阻小。因而必须做好如下防雷措施:
1、降低线路接地电阻
减小接地引下线的过渡电阻、接地网除锈补焊防腐。通过降低线路杆塔的冲击接地电阻等措施在一定程度上可提高线路耐雷水平和降低绝缘子闪络概率。
2、安装线路型避雷器
通过实践证明在线路上安装线路型复合外套金属氧化物避雷器,可以极大地提高架空输变电线路的抗雷击性能,降低线路雷击跳闸率。如线路杆塔有下列两种情况时,须安装线路避雷器:
1)、地形复杂,输电线路杆塔之间出现大高差、大档距时;使得避雷线屏蔽作用失效。且常发生绕击、侧击等现象的杆塔,需在杆塔上安装避雷器。
2)、接地电阻难以达到技术要求,同时又有遭受雷击可能的杆塔。需在本杆塔和相邻接地电阻小的杆塔上安装线路避雷器。
3、搞好线路的维护工作
1)、应定期进行巡视检查,每年应进醒一次停电登杆检查,清扫绝缘子片,发现有放电、击穿的绝缘子应进行更换,提高线路的绝缘水平。
2)、对运行多年的绝缘子应在停电的情况下,用不低于5000V的兆欧表进行测定,当绝缘子的绝缘电阻小于500MΩ时,即认为绝缘子不合格,应进行更换。摇测方法:线路先分段,再分串、分片进行,测出不合格的绝缘子片。
五、建议使用避雷器在线监测仪
因大气雷电的随机性和复杂性,此外由于现在观测技术上的局限性,还无法准确测量和捕捉到线路每一次被雷击的技术参数。因此造成了防雷措施的针对性不强、盲目性较大。目前在防雷方面,我还存在着如下的盲目性:
1、各变电站雷电压、雷电流的幅值和内部过电压的大小,等参数空白,在避雷器的选型上,无理论支撑,很可能不能达到良好的绝缘配合。
2、不能实时动态监视避雷器的运行状态、运行参数,对放电次数、泄漏电流无数据统计,事故发生后,无分析事故的依据。所以不能找出避雷器损坏的原因,进一步的优化防雷系统。2013年避雷器不合格率的增加,至今原因不清。
3、在每年的避雷器预防性试验时,维护量大、费用高,在拆卸和运输过程中损坏的机率大,试验数据不能把表面泄漏和内部泄漏区别开来,从而误判,造成浪费。
如果使用避雷器在线监测仪,变电所将提高如下功能:
1、把避雷器在线探测仪,接入变电所微机综合自动化监控系统,实现远程实时动态监视避雷器的运行状态、运行参数(泄漏电流),即时了解避雷器的运行质量,真正找到2013年避雷器不合格率增加的原因,有计划、有针对性地实现避雷器的维护和预防性实验。
2、通过监控系统的数据统计,优化防雷系统。分析避雷器的放电次数,放电电流的大小,初步了解雷电压、雷电流的幅值和内部过电压的大小,以及避雷器的选型、分级保扩的配置是否合理。从而逐步完善、优化变电所的防雷系统。
3、根据每条输电线路避雷器的放电次数,进一步掌握输电线路的落雷次数,从而知道哪些线路容易遭受雷击,减少了防雷的盲目性。