浅谈提高煤矿供电线路防雷水平措施和对策

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1、浅谈提高煤矿供电线路防雷水平措施和对【摘要】本文针对南桐矿业公司矿井供电系统现状,通过对线路防雷水平影响因素进行分析，提出提高防雷水平的措施与对策。【关键词】煤矿供电；防雷水平；措施对策1问题的提出南桐矿业公司供电系统电源来自棊林坝110KV变电站、方盛电厂和自备电厂。七个矿井中一个矿井由自备电厂6kv直供，其余6个矿井各有35kv变电站一座。电网共有35kV架空线92km,6kV架空线123km。另有外供电用户126个，6kv架空线路55km。35kV架空线近年来通过改造，安装避雷线65公里，占68%o线路起点杆和终点杆安装氧化锌避雷器。杆塔接地电阻5欧以下占

2、71.34%、电阻5〜10欧占26.48%、10欧以上占2.18%o单相接地电流随着矿井向深部延深，电缆长度和截面增加而不断增加。六个生产矿井6kV电网单相接地电流超过《煤矿安全规程》第457条规定20A的有四个矿井，占66.7%o2006〜2010年供电系统共发生跳闸事故106次，其中雷击跳闸34次，占32.08%o由于煤矿井下存在瓦斯，停电后瓦斯积聚极易引发恶性事故，所以煤矿供电为一类负荷。由此可见，如何提高煤矿供电系统防雷水平，是保障矿井安全生产的重要课题。2线路防雷水平影响因素分析根据《电力设备过电压保护设计技术规程》的相关规范,对线路防雷水平影响因素进

3、行分析。2.1雷击跳闸率线路雷击跳闸率为每百公里线路、40雷电日，由于雷击引起跳闸数。雷击跳闸率是衡量线路防雷性能好坏的综合指标，用下式表示：n=NXPXT](1)从(1)式可知，线路雷击跳闸率与线路上的总落雷数N,是雷电流幅值等于或大于耐雷水平的概率P,建弧率T1有关。由于总落雷数与地理条件和气象条件有关。因此，可采取提高线路耐雷水平、降低建弧率等措施降低雷击跳闸率。2.2耐雷水平雷击过电压分为感应雷过电压和直击雷过电压。2.2.1感应雷过电压参数分析雷击线路附近地面由电磁感应引起的过电压称为感应雷过电压。当S60m时，感应雷过电压Ugd与雷电流I、导线平均悬

4、挂高度hd、雷击点距线路距离S有关，即：(2)由(2)式可知，雷电流和雷击点距线路距离由气象条件决定。导线悬挂高度与感应雷过电压成正比。因此，可以采取控制杆塔高度、提高线路绝缘水平等措施提高耐雷水平。现35KV线路普遍采用3片XP-70型绝缘子串，U50%放电电压为360KVo取S=65m、hd=20m,当感应雷过电压Ugd达到U50%时，由(2)式可求得耐雷水平为46.8KAo由雷电流概率曲线可知，雷电流为46.8KA的概率为35%o由此可见,感应雷过电压对35KV以下电网构成较大威胁。2.2.2直击雷过电压参数分析直击雷分为绕击和反击。雷击塔顶或塔头附近避雷

5、线，雷电流通过杆塔入地，杆塔电位升高，引起绝缘子反过来对导线放电闪络，称为反击。雷绕过避雷线击中导线，导线电位升高，引起的绝缘子对杆塔放电闪络，称为绕击。(1)雷直击杆塔塔顶时，塔顶电位Utd为流经塔身电流(为避雷线分流系数)加在杆塔等值电感Lgt和塔脚接地电阻Rch±的压降之和，即：(3)(2)雷击杆塔时，不仅雷电流通过杆塔并在塔顶产生电位Utd,电磁场还在导线上感应一相反符号的感应过电压Ugo如雷电流波头长度，式中：k为避雷线与导线的耦合系数。(3)雷直击杆塔塔顶时，塔顶产生电位Utd,避雷线上同样有相同的Utd,由于避雷线的耦合作用，导线上将产生耦合电压k

6、Utdo加上导线上的感应过电压Ug,则导线上的电位为：(5)(1)杆塔绝缘承受的过电压最大值，由(4)、(5)式可得：(6)2.3耐雷水平参数分析能引起绝缘子闪络的最小临界雷电流I称为耐雷水平。(1)雷直击杆塔时，Uj大于绝缘子串的50%冲击放电电压U50%,则将发生闪络。于是由(6)式可知，耐雷水平II为：(7)由(7)式可知，雷直击杆塔时的耐雷水平与分流系数B、等值电感Lgt.接地电阻Rch、避雷线和导线间的耦合系数k、导线的平均悬挂高度hd、绝缘子串冲击放电电压U50%有关。杆塔分流系数和等值电感由杆塔结构决定。导线悬挂高度和杆塔接地电阻与耐雷水平成反比，

7、耦合系数和绝缘子串冲击放电电压与耐雷水平成正比。因而，可以采取控制杆塔高度、降低杆塔接地电阻、架设避雷线、提高线路绝缘水平、安装线路避雷器等措施提高耐雷水平。(2)雷绕击导线时，耐雷水平12可由下式求出：(8)从(8)式可知，线路发生绕击时，耐雷水平比雷击杆塔时低很多。要减少绕击时雷电流超过耐雷水平12的概率,只有降低雷电绕击率。雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及线路经过的地理条件有关。对山区的杆塔：(9)从(9)式可知，绕击率与避雷线对导线的保护角a和控制杆塔高度h有关。据统计，线路雷电绕击引起的跳闸，保护角小于15。占37%,保护角大于15。占

8、63%。因而，可采取控制