段國瓊

（楚雄市供電有限公司，云南 楚雄 675000）

前言

10kV配電網具有分布廣、設備多、絕緣水平低的特點,容易因過電壓造成絕緣事故。目前10kV線路還是以架空線路為主,在經濟條件許可的情況下,提倡使用架空絕緣導線,但架空線路走廊比較空曠或容易受雷擊,則需謹慎選用絕緣導線,或采取必要的防雷擊技術措施才能采用絕緣導線。架空絕緣導線是介于裸導線與電纜線路之間的配電網絡。與裸導線相比，它能有效地降低"線樹矛盾"引起的停電事故；與電纜相比，它可避免道路開挖，投資少。基于上述優(yōu)點，在配網中大量應用架空絕緣導線。近年來，隨著城市配電網絡絕緣化工作的深入開展，雷擊斷線問題日益突出。因此，如何妥善解決雷擊斷線問題，以確保架空絕緣配電網的安全運行已經成為配電網系統(tǒng)中一個需要迫切解決的重要問題。配電網雷電過電壓閃絡，是一種在大氣壓或高于大氣壓時的電弧放電形式。雷電過電壓閃絡時，瞬時的電弧電流很大，時間很短，僅在架空絕緣導線上形成擊穿孔，不會燒斷導線。當發(fā)生雷電過電壓閃絡，特別是在兩相或三相(不一定在同一電桿上)之間發(fā)生閃絡而形成金屬性短路通道時會引起千安培工頻續(xù)流，電弧能量將劇增。

1 絕緣導線雷擊斷線原因

架空絕緣導線線路遭受雷擊后,直擊雷或感應雷過電壓作用于導線,引起絕緣子閃烙并擊穿導線絕緣層,被擊穿的絕緣層呈針孔狀,接續(xù)的工頻短路電流電弧受周圍絕緣的阻隔,弧根只能在針孔處燃燒,在極短的時間內導線就會被整齊地燒斷(事實顯示,架空絕緣導線雷擊斷線大部分發(fā)生在絕緣子與導線固定處,且都是整齊被燒斷的)。同樣,裸導線也會由于雷擊引起絕緣子閃烙,也存在工頻續(xù)流的問題,但工頻續(xù)流在通電導線電動力的作用下,電弧會沿著導線向背離電源方向滑動,不會集中在某一點燒蝕,所以不會嚴重燒傷導線,故架空裸導線較難被燒斷。另外,固定導線的綁扎線與絕緣導線之間存在間隔,該間隔也容易發(fā)生局部放電。

2 10kV絕緣導線防雷措施

防范架空絕緣導線雷擊斷線的辦法概括來說主要有“堵塞”和“疏導”兩種方式?！岸氯本褪亲柚估讚糸W烙后工頻續(xù)流起弧,而“疏導”就是將絕緣子附近的絕緣導線局部裸線化,使工頻電弧弧根轉移,從而保護導線免于燒傷。具體方法和措施如下:

(1)安裝架空地線和避雷器等避雷裝置,限制雷電過電壓和分流了雷電能量：

①架空地線主要防止直擊雷,對于10kV架空線路其效果不是非常明顯,而且安裝架空地線需要對現(xiàn)有的桿塔進行大規(guī)模的改造甚至重新組立,增加了施工的難度和成本。

②安裝避雷器是比較容易實現(xiàn)的辦法之一。與輸電線路相比,配電線路需要保護的范圍更廣,要完全消除配電線路的雷故障是很難的。根據(jù)研究表明,安裝避雷器的密度與限制雷電感應過電壓的水平成正比關系,所以如果要消除配電線路的雷電事故,必須每基桿塔的每相都要安裝避雷器。對于鎮(zhèn)區(qū)內的線路,如果只單純限制雷電感應過電壓事故,則避雷器的安裝密度可以降低至每隔200～360m每相安裝避雷器。

安裝的避雷器可以采用帶串聯(lián)間隙的架空配電線路復合外套避雷器,當雷擊線路后,避雷器間隙擊穿,雷電流經過間隙→避雷器→大地,從而保護了絕緣導線。避雷器選型時的主要參數(shù)如下(參考):

ⅰ)額定電壓(有效值)：12.7kV

ⅱ)系統(tǒng)標稱電壓(有效值)：10kV

ⅲ)持續(xù)運行電壓(有效值)：9.6kV

ⅳ)直流參考電壓(U1mA)：18kV

ⅴ)標稱電流下沖擊殘壓(峰值):35.8kV

ⅵ)方波通流能力(2ms)：150A

ⅶ)大電流通流能力(4/10)：65kA

ⅷ)串聯(lián)間隙特性:100±5mm(間隙大小隨被保護絕緣子型號而稍有變化,該數(shù)值相應于線路使用PQ1系列針式絕緣子。)

ⅸ)工頻放電電壓(有效值)：≥31kV

ⅹ)1.5/50μs沖擊放電電壓 (峰值)：≤105kV

其具體做法是將避雷器與絕緣子并聯(lián)安裝。首先將不銹鋼電極裝配到一起并套裝到避雷器螺栓上,將絕緣支架與不銹鋼電極裝配到一起并套裝到絕緣子的螺桿上,將避雷器接地側的支架接到絕緣子的螺桿上,調整放電間隙(即調整不銹鋼電極在避雷器高壓端螺栓上的位置以及接地電極的安裝位置),使絕緣導線與不銹鋼電極之間的距離控制在設計要求的范圍內,且不銹鋼電極至絕緣子螺桿的距離不小于50mm,對桿塔的接地電阻要求控制在30Ω以下。

(2)局部增加絕緣厚度,或采用長閃烙路徑避雷裝置,延長閃烙路徑,導致電弧容易熄滅。

雷電過電壓作用在配電線路上,當絕緣子的絕緣水平低于過電壓峰值時,配電線路將發(fā)生閃烙,而閃烙后是否產生工頻續(xù)流引起短路故障,則取決于線路的額定電壓、閃烙路徑的長度、發(fā)生閃烙的時刻以及雷電流強度、線路參數(shù)等,其中線路的工作電壓Uph(kV)及閃烙路徑的長度L(m)是最重要的因素。對于中性點非直接接地配電系統(tǒng),當工作電壓與閃烙路徑長度的比值即電場強度(E=Uph/L)減少時,由雷電閃烙發(fā)展為工頻續(xù)流的可能性將大為減小,當E=7～10kV/m時,由雷電閃烙發(fā)展為工頻續(xù)流的可能性基本為零,即建弧率為零。

該辦法的實施方案有兩種:

①不破壞絕緣導線的絕緣,在設計時考慮絕緣導線的絕緣沒有被破壞前長閃烙避雷器與絕緣子的配合問題。但在長閃烙避雷器一旦發(fā)生一次沿面閃烙后,意味著絕緣導線與避雷器對應處的絕緣已被破壞,這樣,長閃烙避雷器的沖擊放電電壓會比絕緣子的低得多,兩者之間的配合就寬松了。

②在安裝長閃烙避雷器時,事先破壞與避雷器對應處絕緣導線的絕緣,在設計時則只需考慮絕緣導線的絕緣被破壞后長閃烙避雷器與絕緣子的配合問題,這種方案在絕緣配合上是極其寬松的,實現(xiàn)起來十分容易。

(3)采用新型結構的絕緣子,在絕緣子與導線聯(lián)接處,剝離局部絕緣導線的絕緣層,使電弧能夠在剝離部分滑動,而不是固定在某一點燒蝕,該絕緣子應設計為帶有滅弧外間隔,雷電過電壓作用時,能切斷工頻續(xù)流,防止續(xù)流燒斷導線。

(4)在架空絕緣導線上安裝防弧金具。該辦法需要破壞絕緣導線的絕緣層,具體做法如下:

①對于輻射型線路將導線的絕緣層由絕緣子軸線起向負荷側剝離100～150mm,在剝離段負荷側端部加裝一個重的鋁合金線夾,當雷擊引起絕緣子閃烙后,工頻續(xù)流電弧在電動力的作用下迅速沿著被剝離的導線段向防弧線夾處移動,且弧根固定在防弧線夾上燃燒。

②對于環(huán)網線路將絕緣子兩側的導線絕緣層分別剝離100～150mm,剝離段的兩側端部都加裝防弧線夾,當雷擊引起絕緣子閃烙后,工頻續(xù)流電弧在電動力的作用下迅速沿著剝離導線段向背離電源方向的防弧線夾處移動,且弧根固定在防弧線夾上燃燒。

結語

綜上所述,對于防止架空絕緣導線雷擊斷線的措施是多種多樣的,各有優(yōu)缺點,而且某些辦法還是比較容易實施,比如避雷器或防弧金具。因其中一些方法實施時需要破壞絕緣導線的絕緣層,此時應注意做好剝離斷口的防水措施。另外,在配電線路上加裝避雷器后,因避雷器事故率較高,導致增加維護費用。應根據(jù)本身的實際情況選擇合適的防絕緣導線雷擊斷線事故措施,保證配電網的安全運行。

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