煤矿电力系统防雷技术研究.pdf

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1、2015年第2期第35卷山东气象2015年6月总第142期煤矿电力系统防雷技术研究1，222邓海利，赵京峰，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，首先介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。通过对雷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，并根据变电所区域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

2、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：1005–0582（2015）02–0048–0635kV线路进入煤矿变电所，煤矿变电所降压为引言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。根据近几年来国内各网省公司输电线归口管理，但是电力系统由于其自身的特殊性，路运行状况的有关历史统计数据，电力系统中输高压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[4]煤矿系统，既有高压系统也有低压系统，单纯按的，即雷害是引起线路故障

3、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矿一般地处郊区空旷地带，同时其井架、高杆灯、好地对煤矿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矿电力系统防雷保护既涉及到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护工1煤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235kV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

4、系统[1-3]。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空线路，该线路应该使用架空避雷线进行直收稿日期：2014-08-12作者简介：邓海利（1979—），男，山东金乡人，学士，工程师，主要从事雷电防护技术工作。·48·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[5]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[6]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况下，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

5、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三线保护目标单一，仅仅针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1c）。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，从而降低塔顶对地电压，并对导线有耦合作用，降低作用在被击中杆塔绝缘子串和空气间隙上的电图1双回交流输电线路导线排序方式压；另外，双根架空避雷线对导线有屏蔽作用，可以降低

6、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[7]：35kV进线可考虑进线段设三根避雷线[7]，从而-1表1不同导线排列方式下的反击跳闸率次·（100km·a）使雷击点尽量远离杆塔电涌保护器，通过一段导线排列方式单回路跳闸率双回路同时跳闸率时间，线路上的冲击电晕使雷电流波形发生衰正序0.1720.172减和变形，最终降低波前陡度和幅值。逆序0.1850.063据国外资料统计，线路雷击事故主要是由绕上下三角0.1860.000击引起的[8]，所以降低绕击率十分重要。根据线对于不允许双路同时跳闸的煤矿来说，35kV路运行经验、现场实测和模拟试验，绕击率可按下式计算[6]

7、：进线导线应按上下三角方式排序。2.2杆塔防护对平原线路：2.2.1电涌保护器的安装αh35kV电力导线通过绝缘子固定在杆塔上，tlgP=−3.9（1）α86而雷击断线事故多发生在导线与绝缘子串联的线夹附近。这是因为杆塔接闪后，在塔顶具有较对山区线路：高的电位，首先在与线路绝缘水平最低的地方αh（绝缘子串）对线路反击。在雷击杆塔顶部时，tlg'P=−3.35（2）α86直击雷过电压可按下列公式计算：式中α为避