詹柏榮
引言
架空絕緣導線不斷出現(xiàn)遭受雷擊而產(chǎn)生斷線事故的情況,使得配電線路的安全運行受到威脅,這種情況已經(jīng)受到國內(nèi)外相關學者及專業(yè)技術人員極大的關注,對架空絕緣導線遭受雷擊發(fā)生斷線事故的原因進行詳細的分析和研究,了解掌握絕緣導線防止遭受雷擊出現(xiàn)斷線的故障,及時將雷電流導致出現(xiàn)的工頻續(xù)流及時切斷,進而能夠從根本上避免導線遭雷擊。另外,通過深入探究防止出現(xiàn)雷擊斷線故障的技術措施,常見措施主要包括應用防護金具、安裝架空避雷線、鉗位絕緣子以及避雷器等工具,另外也可采取提高導線絕緣水平、延長閃絡路徑、限流消弧角以及采用過電壓保護器等這些技術措施,從而加深對防雷擊技術的認識和掌握程度,以便選用合理有效的技術措施來增強配電線路的安全性和穩(wěn)定性。
一、分析絕緣導線雷擊斷線的原因
架空絕緣導線自身具備的雷擊耐受性與架空裸導線具備的物理特性存在較大不同,感應雷或者直擊雷經(jīng)過電壓能夠在裸導線上發(fā)揮出作用,進而會使絕緣子出現(xiàn)閃絡,在該種情況下,電磁力會給連續(xù)性工頻電流電弧產(chǎn)生作用,使其沿著與電源、裸導線相反方向持續(xù)、快速的移動,但電弧根被固定至裸導線表面進行運動,跟隨者弧根,弧腹朝前運動;與此同時,熱應力也會對弧腹產(chǎn)生作用,使其朝上空方向漂浮。通過對電弧溫度的分布特點進行分析,和其他部位相比,電弧弧根溫度較高,會給導線帶來嚴重損傷;相對來說,弧腹溫度較低,通常情況下不會出現(xiàn)導線燒損的情況。直擊雷或者是感應雷經(jīng)由電壓在絕緣導線上發(fā)生作用時,當雷電幅值達到最大狀態(tài),那么在電壓下,能夠在同一時刻,使絕緣導線的絕緣層、絕緣子被擊穿,并出現(xiàn)閃絡,所被擊穿的絕緣層主要為針孔狀。另外,電弧周圍存在的絕緣層能夠給續(xù)連工頻續(xù)流電弧產(chǎn)生阻滯,使其不能快速、連續(xù)移動,且弧根固定至針孔位置會出現(xiàn)燃燒,在較短時間內(nèi)快速、整齊的燒斷絕緣導線。一般情況下,被燒斷的絕緣導線,主要處于絕緣子附近,范圍約10~40cm;也可能出現(xiàn)在耐張和支出搭頭位置,該范圍內(nèi)的導線絕緣性能較差。
二、解決絕緣導線雷擊斷線故障的技術措施探討
以上部分對絕緣導線受到雷擊后出現(xiàn)斷線的原因進行探討,了解到通過應用及時切斷雷電流導致出現(xiàn)的工頻續(xù)流措施,就能夠有效防止絕緣導線遭受雷擊出現(xiàn)斷線故障的情況,且可將該措施作為從根本上避免導線遭雷擊的有效方法。通過對國內(nèi)外防止導線遭雷擊的處理措施進行探討,常用技術措施主要為疏導、堵塞,以下對兩種技術措施進行詳細探討:
2.1疏導。疏導指的是對絕緣子周圍絕緣導線局部位置實施裸線化處理后,將其固定至某種特制金具上燃燒或者對工頻電弧弧根進行轉(zhuǎn)移,這樣能夠極大防止導線被燒傷。如芬蘭國家采用閃絡保護型的線夾,剝離絕緣子和導線交接處的絕緣層將其安裝于此處;美國、瑞典等國家剝離位于絕緣子兩側(cè)的部分絕緣導線并在此處增設防弧線夾。
2.2堵塞。堵塞指的是通過限制雷擊經(jīng)電壓產(chǎn)生的幅值,且經(jīng)雷擊閃絡后,給工頻續(xù)流起弧情況帶來限制,從根本上排除引起導線燒損因素。目前,國內(nèi)、外所應用的防止導線遭受雷擊出現(xiàn)斷線故障措施主要包括安裝防護金具、架空避雷線、安裝避雷器以及提升導線的絕緣水平,限流消弧角以及采用過電壓保護器等,這些技術措施的應用都能夠防止雷擊造成斷線問題,具有不同的優(yōu)勢和局限性。
(1)安裝防護工具。輻射型的線路,應將從絕緣子的軸線開始到其負荷側(cè)100至150毫米的絕緣層剝離,于剝離部分負荷側(cè)端部放置厚重的鋁合金線夾,當絕緣子因雷擊發(fā)生閃絡之后,電動力作用于工頻續(xù)流電弧并使其順著被剝離導線方向,快速朝防弧線夾位置移動,且還能夠有效固定電弧弧根,使其在防護線夾位置進行燃燒。如為環(huán)網(wǎng)線路,則剝離100~150mm長度的絕緣子兩側(cè)導線絕緣層,在剝離部分兩側(cè)端部增加防弧線夾,一旦絕緣子受到雷擊出現(xiàn)閃絡,電動力作用于工頻續(xù)流電弧并使其順著被剝離導線段朝防弧線夾位置快速移動,并在防弧線夾位置有效固定電弧弧根位置燃燒。這種方式具有操作簡便、投入成本少,防止導線因雷擊而發(fā)生斷線等的優(yōu)點,但是該方式需要破壞導線絕緣層的完整性,且在導線經(jīng)過雷擊之后須將燒傷破損的防護金具更換掉。
(2)架空避雷線。架空避雷線作用的原理為將幅值夠高的雷電過電壓后將其成功轉(zhuǎn)化為電流,然后再經(jīng)過桿塔低的接地電阻,使其順利排泄出去,進而能夠大大降低雷電過電壓,進而有效保障導線避免遭雷擊斷線。該種措施主要應用至高絕緣水平的110kv或者110kv以上電壓等級的送電線路中。由于10kv配電網(wǎng)絕緣水平較差,架空雷擊地線之后很容易發(fā)生反擊閃絡的情況,因而仍會出現(xiàn)工頻續(xù)流將導線燒損的現(xiàn)象,且其安裝需要投入較大的成本。
(3)安裝避雷器。在架空絕緣線路上安裝防護雷擊過電壓避雷器的方法應用較為廣泛。主要將避雷器應用到給輸配電線路產(chǎn)生限制所傳出的雷電過電壓中,也可將其應用到由于操作導致線路內(nèi)部過電壓的電氣設備中,本質(zhì)上,避雷器屬于一種放電器,運用中主要和被保護設備相聯(lián)合,應用于被保護設備周圍線路。如電路電壓較避雷器電壓高,那么避雷器能夠立刻將電流釋放出來,從而使過電壓得到限制,使其他有關聯(lián)的電氣設備避免遭受燒傷,它的主要作用是通過對雷電放出的電能量進行吸收,使過電壓得到限制,最終起到較好地保護導線作用。有研究指出,安裝避雷器時,其安裝密度與雷電感應的過電壓限制水平兩者呈正比的關系,避雷器密度越高其限制水平也就越高,因此若要更好地使配電線路免于雷擊斷線故障,應在每個桿塔的每個方向安裝避雷器,這樣極大地減少了雷擊事故的發(fā)生,然而這會增加施工的復雜程度以及增大投入成本,按照實際情況最恰當?shù)氖窃谂潆娋€路每隔200至300米處安裝一組避雷器,一般常選用復合外套的避雷器。
(4)提高絕緣水平。適當提升絕緣水平,能夠降低線路的雷擊閃絡次數(shù),從而減少雷擊斷線故障的發(fā)生。常用方法為使用絕緣橫擔或者增加配網(wǎng)絕緣子片數(shù)法,充分應用絕緣導線絕緣子沖擊耐雷絕緣水平和自身具備的絕緣水平,能夠大大降低感應過電壓導致出現(xiàn)的雷擊閃絡情況,并降低線路雷擊跳閘率。
三、結(jié)束語
由于近幾年雷擊斷線事故的發(fā)生幾率不斷增高,對配電線路進行安全穩(wěn)定的運行受到了嚴重的威脅,這種情況已經(jīng)受到國內(nèi)外相關學者及專業(yè)技術人員極大的關注,并就與此相關的問題進行了大量的研究實驗及技術的研發(fā),國內(nèi)外為防止導線遭受雷擊發(fā)生斷線故障采用了多項技術措施,其中運用十分廣泛的技術措施主要為安裝防護工具、安裝架空避雷線、延長閃絡路徑、安裝避雷器與鉗位絕緣子、提高導線絕緣水平、限流消弧角以及采用過電壓保護器等,這些技術措施的應用都能夠防止雷擊造成斷線問題,具有不同的優(yōu)勢和局限性。