10kv架空线防雷技术研究大学论文.docx
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10kv架空线防雷技术研究大学论文
论文题目:
煤矿10kV架空线防雷技术研究
专业:
电气工程及其自动化
本科生:
井鹏飞(签名)
指导老师:
李忠(签名)
摘要
我国10kV线路纵横延伸,地处旷野,雷雨季易遭雷击。
由于10kV系统内的设备绝缘水平和耐雷水平低,因此当发生雷电灾害时,造成的损失往往比较大,严重影响到了人们的正常生活生产,有时甚至能威胁到人们的生命安全。
因此配电线路的避雷防雷保护研究有着十分重要的意义。
本设计研究的对象是一段为煤矿风机供电的10kV配电线路,一旦该段线路因为雷击造成跳闸甚至更严重的情况,井下风机就会停止运转,对煤矿的生产和矿工的生命安全造成极大的威胁。
本文根据线路的具体情况,首先对线路的雷电灾害情况进行分析,然后提出可以使用的方案,对这些方案进行进一步的分析,最终确定每种措施的具体实施方法,具体的措施为:
1通过线路避雷器对特殊位置杆塔进行保护;2全线架设避雷线;3降低杆塔的接地电阻;4加强线路的绝缘。
通过以上这几种防雷措施的实施,可以提高耐雷水平,使本段线路的供电更加安全可靠。
关键词:
10kV架空线路,耐雷水平,安全
Subject:
TheResearchOf10kvOverheadLineLightingProtectionTechnologyInCoalMine
Specialty:
ElectricEngineeringandAutomation
Name:
JingPengfei(Signature)
Instructor:
LiZhong(Signature)
ABSTRACT
10kVdistributionlineisalwayssetincountryside,Thereisnotsomuchtallbuildings,sowhenstormiscoming.10kVdistributionlineiseasytobestruckedbylightning.Becauseof10kVdistributionline'sInsulationlevelislow,whenLightningoccursitalwaysBringheavylossestosystem.Itseriouslyaffectedthenormallifeofpeopleproduction,sometimesevencanposeathreattothesafetyofpeople'slife.Thusthedistributionlinelightningprotectionresearchisveryimportant.
Theobjectofthispaperisapowersupplylineforacoalmine'swindmachine.Oncethelinetrippedorevenmoreseveresituationhappenedbecauseoflightningstroke,Thewindmachineundergroundwouldstopworking.Itseriouslyaffectsthesafetyinproductionandthelifesafetyofminers
Themaintaskofthisarticleis:
firstanalyzesthebasicconditionsoftheline,andthenmakeafeasibleplan.Thispapercontainsthefollowingprograms:
1Installinglightninglineacrosstheline;2reducingthetowergroundingresistance;3StrengtheningtheInsulationleveloftheline;4usinglinearrestertoprotectthetowerofspecialposition.
Byusingtheseprogramstoprovethelinelightningprotectionleveltomakesuretheline'spowersupplyismoresafetyandreliably.
KEYWORDS:
10kVdistributionline,Lightningresistinglevel,safety
目录
第一章绪论1
1.1选题的背景和研究意义1
1.1.1课题的研究背景1
1.1.2生产需求情况1
1.1.3煤矿10kV架空线防雷技术研究的重要意义2
1.1.4防雷技术的发展过程2
1.2本课题的主要研究内容3
第二章雷电概论5
2.1雷电的概念5
2.2雷电参数5
2.3雷电对线路的影响8
2.4配电线路防雷的原则和措施9
第三章线路的基本情况10
3.1北翼回风斜井供电系统基本情况10
3.2现场调研情况11
3.3防雷措施和管理建议12
第四章防雷措施分析14
4.1避雷针的使用14
4.2架设避雷线15
4.3降低杆塔的接地电阻19
4.4加强线路绝缘20
4.5避雷器的安装22
第五章防雷避雷方案的确定26
5.1全线架设避雷线26
5.2降低杆塔接地电阻的措施31
5.3加强线路的绝缘的方法38
5.4重点杆塔安装避雷器41
5.5仿真验证42
5.6设计改造材料45
结论47
致谢48
参考文献49
附录51
附录一HY5WS-17/50氧化锌避雷器示意图与使用环境51
附录二避雷线及导线的力学特性52
附录三ATP-EMTP生成的程序53
附录四P-15T绝缘子示意图57
第一章绪论
1.1选题的背景和研究意义
1.1.1课题的研究背景
随着全球气候异常状况日益加剧,雷电活动也异常频繁。
雷电灾害作为主要影响因素之一(雷击是造成输电线路跳闸停电事故的主要原因,)在电力系统非计划停运之外,雷电事故一般占30%以上,有的地区甚至达到80%以上,对电力安全传送的影响及危害非常大。
[1]
随着生产水平的不断提高,煤矿企业对供电可靠性的要求不断增长,这不单是为了保证煤矿的生产不受影响。
更与矿工们的生命安全息息相关,柠条塔煤矿位于陕北榆林,该煤矿所在的地区为荒漠地带,该段输电线路沿途缺少高大的植被,雷电直接击中线路的几率很高,同时,由于是荒漠地带,土壤以沙地为主,导电性能不好,这就使得杆塔的接地电阻过高,雷电一旦击中线路,就更容易造成线路故障,因此研究该段线路的避雷防雷措施对于该煤矿有至关重要的意义。
1.1.2生产需求情况
本次设计所研究的对象为柠条塔煤矿,位于陕西省榆林市神木县,陕西地处西风带,长城沿线以北为温带干旱半干旱气候,陕北其余地区和关中平原为暖温带半干旱或半湿润气候,雷电天气主要集中在4~9月,7~8月为最盛期。
其中榆林市的府谷、神木县为陕西省雷暴日最多的县,年平均雷暴日在35d以上。
[2]
柠条塔煤矿是陕北榆林地区的国有重点煤矿,年产量大,本段线路的防雷避雷设施对于煤矿的正常安全运作起着十分重要的作用,不仅是对于生产正常运作的保证,而且是对矿工生命安全的保障。
[2]
1.1.3煤矿10kV架空线防雷技术研究的重要意义
电力是煤矿生产的主要能源,对煤矿进行可靠、安全的供电、提高经济效益及保证安全生产等方面都有十分重要的意义,而近年来,雷击引起的配电线路跳闸故障已成为影响煤矿变电所安全可靠运行的主要因素。
10kV线路分布很广,一般都处于野外,雷雨季容易遭受雷击。
由于10kV系统内的设备绝缘水平和耐雷水平比较低,因此,因雷击线路造成10kV系统单相接地、线路断路器跳闸事故,在配电线路事故中占有很大百分比。
雷击线路时,雷电压能使绝缘子击碎,雷电流烧断导线,雷电波自线路入侵配电变压器线圈使绝缘损坏烧毁。
入侵变电所内损坏电器设备对用电设备造成毁坏,影响正常的生产、生活。
[3]
由上述可以看出,煤矿架空线防雷技术的研究是符合煤矿安全生产需求的,是十分必要的。
我们需要用科学的方法对煤矿架空线防雷技术进行研究,提出煤矿防雷措施,以此来降低雷击跳闸率,减少配电网雷击损坏率,减轻电子元件受到的干扰,最终提高配电网供电的可靠性,确保煤矿生产安全经济的运行。
[3]
1.1.4防雷技术的发展过程
长期以来,为了减少雷害事故的发生,提高供电可靠性,人们采取各种防雷措施对架空线进行保护。
10kV架空线的绝缘水平低,雷害事故发生频繁。
对配电网的影响较大,随着人们对电力系统供电可靠性的要求越来越高,对电力系统防雷保护的重视程度也越来越高,更多的新技术与新材料也越来越广泛的应用于电力系统。
(1)避雷器的发展
目前使用的避雷器主要有下列几种类型:
保护间隙,管式避雷器,阀式避雷器,当然有些避雷器已经用得很少了,有的避雷器将被性能优越的避雷器所代替。
保护间隙有一定的限制电压的效果,但是不能避免供电中断,优点是结构简单、廉价,但是缺点是保护效果差,与被保护的设备的伏秒特性不易配合,动作后产生的截波,对变压器的匝间绝缘有很大的影响,因此他往往与其他的保护措施配合使用。
[4]
管式避雷器与保护间隙相比他具有一定的灭弧能力,但是缺点与保护间隙的相同。
[2]
阀式避雷器又分为普通阀式避雷器磁吹式避雷器和金属氧化物避雷器。
普通阀式避雷器依靠的是间隙的自然灭弧能力,因此其灭弧能力不是很强,另外阀片的通流能力是有限的,所以他只能用于雷电过电压的保护,而不能用于时间比较长的内部过电压保护,为了改进阀式避雷器的性能,因此在普通阀式避雷器的基础上开发了一种带磁吹间隙的阀式避雷器,他的基本构造与普通的阀式避雷器相似,主要区别在于采用了灭弧能力较强的磁吹火花间隙和同流能力较大的高温阀片。
金属氧化物避雷器的非线性电阻阀片主要是由氧化锌,另外还有一部分是氧化铋及一些其他的金属氧化物,经过煅烧混料,造粒,成型,表面处理等一系列工艺完成的,因为其主要成分是氧化锌,所以也称之为氧化锌避雷器,他有一系列的优点,如非线性系数小,保护性能好,基本无续流,耐重复动作能力强,通流量大,结构简单,尺寸小,易于大批量的生产,适用于多种特殊的需要。
金属氧化物避雷器发展潜力大,是目前世界各国避雷器发展的主要方向,正在逐步取代传统的带间隙的碳化硅避雷器,也是未来特高压系统关键的过电压保护设备。
(2)接地材料的发展
在接地电阻方面,人们采用了多种方法降低电阻,并采用了多种材料,作为接地体,主要包括铜材、钢材、热镀锌材料等,接地电阻不仅具有降低接地电阻的作用,而且能够防止接地材料的腐蚀,还能够加长接地体的使用时间。
使用广泛的接地工程材料有金属(常用的如扁钢)、接地体、降阻剂和离子接地系统等。
多数接地工程都会选用铜作为金属材料。
物理降阻剂在工程上的运用已经有20多年的历史,经过不断地实践和改进,现在无论是施工工艺都已经相当成熟。
[5]
1.2本课题的主要研究内容
本课题主要是对于柠条塔煤矿的一段10kV架空线进行防雷设计。
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