10kV架空絕緣導(dǎo)線防雷擊斷線應(yīng)用防雷金具的探究

葉國健（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

生 產(chǎn) 與 安 全 技 術(shù)

10kV架空絕緣導(dǎo)線防雷擊斷線應(yīng)用防雷金具的探究

葉國健
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

摘 要：10kV架空絕緣導(dǎo)線相比配電裸導(dǎo)線優(yōu)勢突出，但是絕緣導(dǎo)線使用遇雷電產(chǎn)生的雷擊斷線現(xiàn)象卻時有發(fā)生，為適應(yīng)電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性要求，必須有好的防雷方法。本文主要探討了雷擊絕緣導(dǎo)線的工作原理、絕緣導(dǎo)線防雷的策略以及防雷金具的使用，結(jié)果表明其具有良好的防止雷電擊斷的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：10kV架空絕緣導(dǎo)線；防雷擊斷線；防雷金具

在10kV架空絕緣導(dǎo)線30多年的應(yīng)用歷史中，有效的促進(jìn)了我國的配網(wǎng)發(fā)展，可是，由于其自身存在的低耐雷水平不足，如果發(fā)生直擊雷、感應(yīng)雷，則常常出現(xiàn)雷擊斷線、瓷瓶絕緣子擊穿等事故，給國家和地方的經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重的損失。面對雷擊斷線問題，必須加以思考。下面來探究防雷金具的實際作用和應(yīng)用。

1 探究線路雷擊

線路雷擊主要有直擊雷、感應(yīng)雷兩種。直擊雷即雷電對線路、設(shè)備的直接擊穿，又將其分為反擊雷、繞擊雷，直擊雷電壓高、電流大、破壞力大；感應(yīng)雷即雷云和地面、其他雷云在放電過程中雷電流形成的電磁場，雷云和地面的感應(yīng)場這些作用于線路上，感應(yīng)過電壓。感應(yīng)雷的大小和雷云放電電流大小、接地設(shè)備的電阻、雷擊點相對位置、環(huán)境等關(guān)系巨大。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，感應(yīng)雷擊的線路占總雷擊故障的90%多。兩種雷擊均具有很強(qiáng)的過電壓水平，容易發(fā)生線路斷電。

線路雷擊的過電壓作用如果發(fā)生在裸導(dǎo)線會導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)，高溫的工頻短路電流電弧以電磁力為影響就會迅速移動，低溫的弧根通過熱應(yīng)力影響沿導(dǎo)向表面和空氣層移動。這樣工頻短路電流無法整體被點燃，電流能量也迅速減少，最終導(dǎo)致發(fā)生斷線的幾率很小。

線路雷擊的過電壓作用如果發(fā)生在絕緣導(dǎo)線會導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)，電弧電流作用迅速、強(qiáng)大，在擊穿導(dǎo)線絕緣層后產(chǎn)生針孔，這樣導(dǎo)線就不可能斷線。絕緣層將工頻短路電流的移動限制，高溫狐根處于擊穿點燃燒，使得導(dǎo)線的拉斷強(qiáng)度降低，在拉伸應(yīng)力、電弧電磁推力等情況下，絕緣導(dǎo)線常有發(fā)生。

2 防雷策略的探究

通過線路雷擊的分析得知，應(yīng)對絕緣線路的防雷擊問題，必須做好工頻短路電流的控制工作。按照國內(nèi)外的防雷策略，主要是進(jìn)行“堵塞”和“疏導(dǎo)”問題的解決。“堵塞”即在10kV架空線路上配備具有串聯(lián)圓形的外空隙金屬氧化物避雷針等手段，增強(qiáng)線路的絕緣能力，避免雷擊后引發(fā)閃絡(luò)工頻電流起弧，但成本高、具體的安裝較復(fù)雜，難以推廣。“疏導(dǎo)”即去除絕緣子附近導(dǎo)線絕緣層，架設(shè)防護(hù)線夾、閃絡(luò)保護(hù)型線夾等來移動、固定于金具上然后燃燒，避免導(dǎo)線破壞。在去絕緣層的過程中，可能會進(jìn)水、腐蝕、并容易受到環(huán)網(wǎng)供電負(fù)荷側(cè)改變的相關(guān)制約。

3 防雷金具的應(yīng)用

單一使用“堵塞”或者“疏導(dǎo)”的方式，對于絕緣導(dǎo)線的防雷還具有不足。很多的專家學(xué)者認(rèn)為將兩者結(jié)合是好的辦法。

3.1 防雷擊斷線設(shè)備結(jié)構(gòu)

防雷擊斷線設(shè)備是新型的防雷金具，其構(gòu)成是穿刺壓板、引弧金屬球、絕緣護(hù)罩、壓緊螺母、接地壓板、線夾底座等，如圖1所示。

圖1 防雷擊斷線設(shè)備圖

圖2 單向電源供電架空線路防雷擊斷線設(shè)備裝配圖

通常絕緣層放電的位置在絕緣子軸線兩端200mm線路上，即位于針孔處。防雷金具通常安置在離絕緣子軸線100-150mm，去除小部分絕緣層后進(jìn)行。在接地端安裝接地壓板，將其和防雷金具產(chǎn)生間隔。如果10kV架空線路上的過電壓超標(biāo)時，就會在引弧金屬球、接地壓板產(chǎn)生短路電流，工頻續(xù)流的電弧變動后燃燒于引弧金屬球，同時導(dǎo)線上接收來自電壓的能量。雷電流波頭用時少，之后，空氣間隙釋放電流轉(zhuǎn)為自動熄滅，這就必須在在工頻電流過零時才能產(chǎn)生，線路難以跳閘，導(dǎo)線能夠被保護(hù)防止燒傷。

3.2 防雷擊斷線設(shè)備的優(yōu)勢

通常安裝在絕緣子兩側(cè)，雷擊時，結(jié)合自動重合閘共同作用于線路，將雷擊的電流接地，避免用戶的斷電、線路的燒毀，保證絕緣線路的正常運行。其優(yōu)勢突出，主要有4點。一是空隙的引弧力指引表面燃燒的電弧在絕緣子邊的空氣間隙燃燒，防止長久爬弧破壞絕緣子；二是由于空隙間隙有極強(qiáng)的去游離能力，電弧熄滅性好，防止了短時故障燒傷絕緣子，使其成為長久的故障。此外，還便于重合閘順利重合，增強(qiáng)了重合閘的成功率；三是并聯(lián)保護(hù)間隙措施被實施以來，雷電擊穿電流被轉(zhuǎn)移到保護(hù)空隙，防止絕緣層被擊穿以及導(dǎo)流線較大的工頻電流產(chǎn)生的斷線。從而最終避免絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線狀況再次發(fā)生；四是對于保護(hù)空隙的維護(hù)手段比較單一，采用肉眼觀察即可及早維修保養(yǎng)。

3.3 防雷擊斷線設(shè)備的技術(shù)性

10kV架空絕緣導(dǎo)線的設(shè)備裝置技術(shù)型要求首先滿足后，才可以避免雷擊斷線事故。一是在發(fā)生雷擊時，設(shè)備裝置可以立即放電，并且要快于絕緣子串，將放電電弧的弧根迅速抓住，然后將雷電電流接地，避免絕緣子串、線路的燒毀；二是保護(hù)空隙和線路絕緣要密切配合，防止最大的線路過電壓沒有擊穿，提升線路的絕緣能力；三是此設(shè)備的高壓電極引弧臂的標(biāo)稱截面應(yīng)該＞300mm2，燃弧臂的標(biāo)稱截面＞350mm2；四是接觸電阻＜150μΩ；五是在高壓電極、接地引弧電極之間是雷電的沖擊放電路徑；六是高壓電極電流耐受力上，可以承受多于10次的大工頻電流燃燒；七是絕緣護(hù)罩耐壓能力＞42 kV。

3.4 設(shè)備裝配要點

主要按照以下四點來安裝。一是按照10kV架空絕緣導(dǎo)線的運行狀況，如果已經(jīng)裝備避雷針則無需再次安裝防雷擊斷線設(shè)備；二是線路處于重雷區(qū)，各個桿塔要具備保護(hù)空隙；三是處于非重雷區(qū)的線路則必須在間隔3個桿塔后架設(shè)保護(hù)間隙；四是檢測防雷擊斷線設(shè)備的效果，最好選擇一種線路每基桿塔配置防雷擊斷線設(shè)備，如果裝有避雷針的排除。

3.5 防雷擊斷線設(shè)備的實際安裝

架空線路有電源供電式、環(huán)網(wǎng)電源供電式。單一的電源供電式的架空線路，最好按照絕緣導(dǎo)線的標(biāo)稱截面積來采用相應(yīng)型號的單極防雷擊斷線設(shè)備，安裝位置在線路絕緣子的負(fù)荷側(cè)，如圖2所示。

第一步，在絕緣導(dǎo)線上裝配穿刺壓板高壓電極，選擇和調(diào)試好防雷金具與絕緣子的距離。第二步，扭力扳手在確定好扭力值后，采用交替、對稱形式將2 個壓緊螺母擰緊，避免其松動。最后一步，將絕緣子螺母松開線路，在絕緣子底座、桿塔橫擔(dān)連接處置入接地壓板，位置在穿刺壓板和導(dǎo)線的正下。使得間隙的長度L符合要求。

環(huán)網(wǎng)電源供電架空線路，針對各種型號的導(dǎo)線選取雙極防雷擊斷線設(shè)備，安裝位置在線路絕緣子的負(fù)荷側(cè)。安裝之前，首先要進(jìn)行穿透試驗，保證扭力扳手扭力值的準(zhǔn)確和安裝質(zhì)量。步驟和上面的一致。

同時還要按照防雷擊斷線設(shè)備安裝的參數(shù)執(zhí)行，見表1。

表1 防雷擊斷線設(shè)備安裝參數(shù)

在實際的應(yīng)用中，防雷擊斷線設(shè)備防雷效果好，可是要注意控制好間隙，避免短路放電，雷擊過電壓、工頻電壓的擊穿。

結(jié)語

綜上所述，架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線主要的原因是絕緣的薄弱，實際的防雷策略要從“堵塞”、 “疏導(dǎo)”兩方面結(jié)合進(jìn)行，在10kV架空絕緣導(dǎo)線上采用新型防雷金具——防雷擊斷線設(shè)備后，發(fā)揮了減少雷擊斷線、雷擊閃絡(luò)故障的作用，并且成本小、裝配簡單、應(yīng)用效果良好。所以，在雷區(qū)長線路架空絕緣導(dǎo)線上安裝防雷擊斷線設(shè)備，可以降低雷擊斷電事故、跳閘問題，增強(qiáng)架空絕緣導(dǎo)線的安全性。

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中圖分類號：TM863

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