煤矿电力系统防雷技术研究.pdf

2015年第2期
2015年6月
山东.气象
第35卷
总第142期
煤矿电力系统防雷技术研究
邓海利2,赵京峰2,王晓默
(1.南京信息工程大学,南京210044;2.济宁市气象局,山东济宁272000)
摘要:为寻求煤矿电力系统防雷方法,首先个绍煤矿电力系统的特点及其雷
电防护的重要性。根据35kV进线特点,建议使用保护角法对线路保护,并
对布线方式和避雷线的设置提出建议。通过对霄电流和电力杆塔自身特性的
分析、计算提出了相应的防护措施。提出煤矿变电所应当进行防雷类别划分,
并根据变电所区城防雷保护对象的特点,计算“滚球法”和“折线法”的保护范
围,经过对比,提出不同高度避雷针保护范围的计算方法。最后对安全距离、
SPD设置等煤矿电力系统防雷的其它问题进行了说明
关键词:煤矿;防雷保护;电涌保护器
中图分类号:P483文献标识码:B文章编号:10050582(2015)(02004806
35kV线路进入煤矿变电所,煤矿变电所降压为
10kV后双回路电源供给矿区各地面配电室和井
《气象法》实施以来,防雷安全由气象部门下变电所。根据近几年米国内各网省公司输电线
归口管理,但是电力系统山于其白身的特殊性,路运行状况的有关史统计数据,电力系统中输
高炷电力设施的防雷安全仍由其自身管理。对于电线路故障的起因有50%~60%是由于雷击造成
煤矿系统,既有高炷系统也有低压系统,单纯按的,即害是引起线路故障的主要原因。而煤
照电力规程或者建筑物防雷设计规范都不能很一殿地处郊区空旷地带,同时其井架、高杆火
好地对煤们电力系统进行防雷保护。所以,寻求输电杆塔均为高大建(构)筑物,雷击概率较大。
一套安全合理的保护方法对煤矿电力系统进行对于煤们电力系统防笛保护既涉及到35kV高压
防雷保护,是很有必要的。
架空进线,又涉及到其矿区变电所内的变配电设
施和矿区各个配电室。煤矿电力系统雷电防扩工
媟矿供电系统特点
作涉及面广而意义重大。
供电系统对煤矿安全生产尤为重要,其压风
35kV进线防雷保护问题
机房、矿井提升设施、井下排水系统、高瓦斯通
风设施等关系到人员生命安全的设施,都依赖于2.1架空进线防护
稳定的电力供应系统1。目前,煤矿采用双回
电源在进入煤矿变电所之前,有一段35kV
交流电源供电,即从地方区域变电所架设两路架线路,该线路应该使用架空避雷线进行直
收日期:2014-08-12
作者简介:邓海利(1979一),男,山东金乡人,学十,工程师,主要从事雷电防护技术工作。
击雷防护。对于架空避雷线的保护范围,国标降低保护角而忽略了避雷线与导线的安全距
GB50057-2010提供的是“滚球法,而电力规离。为防止避雷线对导线的反击,避雷线距导
程则提供了保护角法?。对于“滚球法”而言,在线应大于3m。
避雷线低于滚球半径的情況ド,架设高度越高
除设置架空避雷线外,合理排列导线架设
保护范围越大,雷击概率越小,这与后文提到方式也可以降低线路雷击故障率。煤矿采用双
的绕击率恰恰相反,同时鉴于架空线路的避雷回交流输电线路,对于这种线路导线一般有
线保护目标单一,仅仅创对架空线路进行保护,种排列方式:正序排列(图1a)、逆序排列(图
这里选用电力规程提供的保护角法。架空避雷1b)和上下三角形排列(图lc)
线的目的首先是防止闪电直接击中电力导线
同时在闪电击中电力杆塔时可分流雷电流,减
小经过被击中杆塔泄入大地的雷电流,从而降
BI O
O82
低塔顶对地电压,并对导线有耦合作用,降低
o c2 c1 o
O c2
作用在被击中杆塔绝缘子串和空气间隙上的电
b序排列
c上下三角形择列
压;另外,双根架空避雷线?导线有屏蔽作用,
图1双回交流输电线路导线排序方式
可以降低导线上的雷电感应过电压。对于煤矿
分别计算三种方式下的反击跳闸率,如表1?
35kV进线可考虑进线段设三根避雷线?,从而
使雷击点尽量远离杆塔电涌保护器,通过一段
表1不同导线排列方式下的反击跳闻率次·(100kma)1
时间,线路上的冲击电晕使雷电流波形发生衰
导线排列方式单回路眺闸
双回路同时跳闸率
正序
0.17
0,172
减和变形,最终降低波前陡度和幅值
逆序
0.185
据国外资料统计,线路雷击事故主要是由绕
上下三角
0.186
0.000
击引起的,所以降低绕击率十分重要。根据线
路运行经验、现场实测和模拟试验,绕击率可按
对于不允许双路同时眺闸的煤矿来说,35kV
下式计算?
进线导线应按上ド三角方式排序。
对平原线路
2.2杆塔防护
2.2.1电涌保护器的安装
35kV电力导线通过绝缘子固定在杆塔上,
(1)
86
而雷击断线事故多发生在导线与绝缘子串联的
对山区线路:
线夹附近。这是因为杆塔接闪后,在塔顶具有较
高的电位,首先在与线路绝缘水平最低的地方
(绝缘子串)对线路反击。在雷击杆塔顶部时,
86
直击雷过电压可按下列公式计算:
式中a为避雷线对边导线的保护角():
R
hr为杆塔高度(m):P。为线路绕击率。由绕击
率公式可知x与P成正比,所以要减小保护角
(3)式中,Ue为杆塔顶部直击雷过电压
a来降低绕击率。对于山区线路,绕击率约为平(kV):为雷电流强度(kA):R为杆塔冲击接
原线路的3倍,或相当于保护角增大8°,所以地电阻(2);L为杆塔电感(uH)。假设,雷电
山区线路应设置更小的保护角。但并不能一味流为150kA(按第二类防雷规定的雷电流);雷