周雪會

（廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530001）

試析10kV架空絕緣導(dǎo)線與避雷器雷擊故障及其防護的策略

周雪會

（廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西南寧 530001）

輸電線路能夠?qū)㈦娔茌斔偷礁鱾€地方，滿足人們的用電需求，但是輸電線路很容易遭受雷擊，導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線斷線，影響正常供電。本文就架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機理進行了了解，分析有效防范架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的措施，以減少故障發(fā)生，提高供電質(zhì)量。

配電線路；絕緣導(dǎo)線；雷擊斷電；防護策略

1 前言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對電力的需求也越來越大，電力運輸?shù)陌踩院涂煽啃耘c人們的生產(chǎn)生活緊密相連，因此，為保障電力輸送的安全性，通常需要在10kV架空絕緣配電線路架設(shè)的過程中安裝避雷器等，降低雷擊對10kV架空絕緣導(dǎo)線的影響。

2 架空絕緣的導(dǎo)線雷擊斷線機理

架空絕緣導(dǎo)線斷線的原因是多方面的，就目前10kV架空絕緣配電線路的具體情況來看，絕緣水平普遍偏低，10kV架空絕緣配電線路在避雷方面存在“先天不足”，感應(yīng)雷的過電壓幅值可以達到200～300kV，在這種情況下10kV線路很難承受，從而導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線斷線。因此，雷擊感應(yīng)過電壓是導(dǎo)致架空絕緣導(dǎo)線斷線或線路絕緣閃絡(luò)的主要原因。從雷擊斷線機理來看，雷擊作用于裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線的發(fā)展過程存在較大區(qū)別，當感應(yīng)雷或者直擊雷過電壓作用于裸導(dǎo)線時，在電動力作用下，連續(xù)工頻短路電流會沿著導(dǎo)線向背離電源的方向移動，并切斷電弧，起到保護作用。與裸導(dǎo)線不同，當感應(yīng)雷或直擊雷過電壓作用于絕緣導(dǎo)線時，會直接導(dǎo)致導(dǎo)線的絕緣子和絕緣層同時閃絡(luò)和擊穿，當雷擊過電壓閃絡(luò)時，電弧能量會瞬間增大，高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點燃燒，在這種情況下，即使將繼電器的跳閘時間調(diào)整到最小，導(dǎo)線也會在斷路器發(fā)生作用前被燒斷，這個過程就是絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機理。

3 架空絕緣的導(dǎo)線雷擊斷線防范對策

通過對絕緣導(dǎo)線雷擊斷線機理的了解，合理控制架空絕緣導(dǎo)線合理間隔是防范絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的重要措施，因此，我們可以通過安裝完善的防雷裝置，來保障架空配電線路泄壓通道的暢通，防止電弧燒斷，從而起到防范架空絕緣的導(dǎo)線雷擊斷線的作用，具體可以從以下幾個方面進行防范：

3.1 過電壓保護器

安裝過電壓保護器是防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的重要方法，過電壓保護器主要由限流元件串聯(lián)放電間隙所組成，限流元件由氧化鋅閥片制作而成，過電壓保護器通常安裝在線路的絕緣子上，當雷電過電壓導(dǎo)致電弧放電短路時，過電壓保護器中的引流環(huán)可以將工頻續(xù)流引向限流元件，并將工頻續(xù)流轉(zhuǎn)變?yōu)榧忭敳?。這種尖頂波電流在較長的一段時間內(nèi)能夠保持較小的電流幅值，因而限流元件能夠在這個過程中截斷工頻續(xù)流，從而起到防止絕緣導(dǎo)線斷線的作用。

3.2 安裝架空的地線

為減輕雷擊過電壓對架空絕緣導(dǎo)線的影響，通常會考慮安裝架空地線，這種方法主要是將高幅值的雷電過電壓轉(zhuǎn)化成電流，并通過接地電阻排泄出去，從而對絕緣導(dǎo)線起到保護作用。安裝架空地線可以使導(dǎo)線在雷擊時只產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，不會對電線造成燒損，這種防雷方法比較適用于110kV及以上電壓的配電線路中，對于10kV的配電線路，由于導(dǎo)線絕緣水平較低，架空地線在遭受雷擊后，很容易出現(xiàn)反擊閃絡(luò)，導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線斷線，因此，架空地線適合安裝在直擊雷比較頻繁的區(qū)域。

3.3 安裝氧化鋅的避雷器

氧化鋅避雷器是一種具有性能較好的避雷器，與傳統(tǒng)避雷器相比，這種避雷器充分利用氧化鋅良好的非線性特性，沒有放電間隙，能夠很好的起到保護線路的作用。隨著氧化鋅閥片性能的不斷提高，人們對氧化鋅避雷器的了解也越來越多，氧化性避雷器在電氣設(shè)備過電壓保護中的應(yīng)用也越來越廣泛。如果在10kV線路中，能夠盡可能多地裝設(shè)氧化鋅避雷器，能夠起到非常好的防雷效果。氧化鋅避雷器可以對感應(yīng)過電壓的幅值起到限制作用，并阻止工頻續(xù)流起弧，對架空絕緣導(dǎo)線起到保護作用。氧化鋅避雷器所能保護的范圍與線路絕緣水平、雷電特性、接地電阻數(shù)值、氧化鋅避雷器參數(shù)等都有較大關(guān)系，雖然安裝氧化鋅避雷器可以減少絕緣導(dǎo)線斷線的發(fā)生，但是并不能完全避免斷線事故發(fā)生。在實際應(yīng)用中，還需要考慮到避雷器的安裝成本，氧化鋅避雷器的價格相對較高，所以在選擇這種措施時還需要對安裝的距離以及安裝的數(shù)量進行科學(xué)規(guī)劃，盡可能既能保護全線電路又能減少安裝數(shù)量，降低安裝成本。

圖1 氧化鋅避雷器的安裝

氧化鋅避雷器也有其不足，具體主要表現(xiàn)在以下兩個方面：①安裝氧化鋅避雷器會對架空絕緣導(dǎo)線的主絕緣造成一定破壞，架空絕緣導(dǎo)線可能會因為密封不良等原因?qū)е戮€芯進水，并在弧垂最低點處產(chǎn)生積聚，給架空絕緣導(dǎo)線埋下安全隱患，即有可能在運行幾年后發(fā)生腐蝕斷線的情況。②氧化鋅避雷器需要長期承受工頻電壓的作用，久而久之絕緣性能會逐漸下降，在接地電阻無法滿足要求的情況下，會降低線路運行可靠性。通過近年避雷器擊穿故障的統(tǒng)計分析可以發(fā)現(xiàn)，一旦氧化鋅避雷器被擊穿，很難在短時間內(nèi)查找到故障點，線路運行的可靠性會大大降低，延長停電時間。

3.4 安裝穿刺型的防弧金具

配電線路防止絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的重要措施之一就是安裝防弧金具，防弧金具主要是通過自身的結(jié)構(gòu)特征來實現(xiàn)保護絕緣導(dǎo)線的目的。防弧金具自身可以構(gòu)成保護間隙，從而更好的承受工頻電弧弧根燒蝕，防止導(dǎo)線由于電弧燒傷而斷線。防弧金具通常安裝在距離絕緣子中心大概150～200mm的位置，可以使得雷電過電壓只在絕緣子剛腳與防弧金具之間閃絡(luò)，電弧弧根固定在防弧金具上燃燒，從而起到防止絕緣導(dǎo)線燒傷的作用。

防弧金具主要包括絕緣罩、低壓電極和高壓電極等部分，圖2中的防弧金具通常適用于環(huán)網(wǎng)架空絕緣線路，高壓電極通過與絕緣導(dǎo)線進行穿刺接觸，絕緣子底部安裝低壓電極，低壓電極與高壓電極之間構(gòu)成圖2中的G1和G2兩個間隙，這兩個間隙有著不同的作用，G1間隙為雷電放電間隙，能夠使雷電放電都發(fā)生在防弧金具的該間隙上面。G2間隙為工頻電弧燃燒間隙，能夠防止高壓電梯主體被燒損，起到保護絕緣導(dǎo)線的作用，而且該間隙還可以起到維持G1間隙放電電壓穩(wěn)定性的作用。

穿刺型防弧金具的雷電放電電壓穩(wěn)定，能夠保障雷電發(fā)生在放電間隙之間，而且穿刺型防弧金具能夠耐受電弧灼燒，具有非常好的熱穩(wěn)定性。除此之外，穿刺型防弧金具可以直接安裝，不需要將外絕緣層進行剝離，其防雷效果較好，且運行也比較安全可靠，加之這種防弧金具所需投資較少，維護方便，因此可以使用這種方式來防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線。

圖2 防弧金具的基本構(gòu)造

4 分析防雷措施綜合應(yīng)用的效果

通過分析我市近年來雷電的分布情況和10kV線路的雷害情況，對我市10kV架空絕緣線路的防雷措施進行了改造，具體表現(xiàn)為：①將35kV線路改為110kV，原電桿避雷線作為線路防雷保護；②對于處于強雷區(qū)的110kV線路安裝穿刺性防弧金具，每隔200～300m安裝一組，并適當改造接地網(wǎng)；③對部分110kV架空雙回絕緣線路安裝氧化鋅避雷器，每隔200～300m與線路并聯(lián)安裝一組；④對處于強雷區(qū)的部分線路每隔一根桿塔安裝一組過電壓保護器。

通過綜合應(yīng)用上述防護措施，我市近三年沒有再出現(xiàn)架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷電的情況，說明了這些防雷措施的有效性。

5 結(jié)語

10kV架空絕緣導(dǎo)線遭受雷擊很容易出現(xiàn)斷線的情況，但是采取恰當?shù)姆览状胧梢杂行Ы档徒^緣導(dǎo)線斷線發(fā)生的幾率，因此，我們應(yīng)注重綜合應(yīng)用各種防雷措施，防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線。

[1]胡茜，林余杰，胡朋杰.新型10kV架空絕緣導(dǎo)線防雷擊斷線用防雷金具探討[J].電氣技術(shù)，2015，12（15）：172～175.

[2]安朝軍.220kV輸電線路雷擊跳閘故障及對策[J].低碳世界，2016，06（05）：66～67.

[3]張廣平.10kV架空絕緣導(dǎo)線和避雷器雷擊故障分析及防護對策[J].技術(shù)與市場，2010（12）.

[4]黃清社，徐奔，彭利強，鄒一梅，鄧文斌，李景祿.10kV架空絕緣導(dǎo)線防雷保護的措施研究[J].高壓電器，2010（12）.

TM862

A

1004-7344（2016）23-0081-02

2016-7-15

周雪會（1981-），女，河北唐山人，講師，碩士，主要從事電力系統(tǒng)保護與控制方面研究工作。