配電線路斷線原因分析

劉朝亮 魯杰 王球

摘要：配電系統(tǒng)對(duì)我國的農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及居民生活有著重要影響，在社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程中擔(dān)任著重要的能源輸送任務(wù)，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的檢修維護(hù)。在日常運(yùn)行過程中，配電線路由于雷擊或者過流等原因，容易發(fā)生斷線事故，這嚴(yán)重影響了供電的可靠性和安全性。基于此，本文首先闡述了配電線路的布置方式，之后分析了其在不同布置方式下發(fā)生斷線故障的原因，并提出了解決措施，以期能提升線路運(yùn)行水平，提升供電質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：配電線路；檢修維護(hù)；斷線；布置方式；解決措施

前言

目前,我國城市電網(wǎng)為適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的需求,正進(jìn)行大規(guī)模的設(shè)備改造。為了解決樹枝等外界物體對(duì)配電線的影響,提高供電可靠性,我國部分城市正逐漸將10kV架空線路改換成絕緣導(dǎo)線配電線路。北京和上海的絕緣導(dǎo)線布置形式與常規(guī)配電線路相同,采用支柱絕緣子支撐絕緣導(dǎo)線。而安徽省某些城市則采用一種緊湊型的絕緣導(dǎo)線布置方式,即采用三角支架來固定導(dǎo)線,限制導(dǎo)線的擺動(dòng),固定導(dǎo)線的三角支架(每隔5m布置1個(gè))懸掛在鋼絞線上,而鋼絞線接地并固定在桿塔上。緊湊型線路可節(jié)省線路走廊,實(shí)現(xiàn)同桿多路,在提高單位回路傳輸功率的基礎(chǔ)上,成倍增加線路的輸送能力,如淄博地區(qū)已實(shí)現(xiàn)同桿8回路送電。但這種架設(shè)方式的費(fèi)用,比普通型配電線路架設(shè)費(fèi)用高。然而,隨著絕緣導(dǎo)線線路在國內(nèi)外的廣泛應(yīng)用,人們發(fā)現(xiàn)它雖然克服了傳統(tǒng)裸導(dǎo)線之不足,但也帶來了新的技術(shù)問題。其中最主要的就是絕緣導(dǎo)線的斷線問題。配電線路一旦斷線,將引起長時(shí)間的供電中斷,而且?guī)щ姷膶?dǎo)線斷落在地面上,有可能引起路過人員的觸電事故。因此,這種斷線及燃燒事故嚴(yán)重地影響著配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行,給國民經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來不便,甚至導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,開展絕緣導(dǎo)線的斷線機(jī)理及其防護(hù)技術(shù)的研究是十分必要的。

1配電線路布置方式

在城市配電線路中,采用絕緣導(dǎo)線是當(dāng)前城網(wǎng)改造的發(fā)展方向。絕緣導(dǎo)線配電線路有普通型及緊湊型2種布置形式,其影響可靠性的主要因素是斷線事故。普通型絕緣導(dǎo)線配電線路斷線事故的主要原因是雷電引起絕緣子閃絡(luò),繼發(fā)工頻續(xù)流,燒斷導(dǎo)線;安徽省部分城市為了節(jié)省配電線路出線走廊,采用了三角形絕緣支架支撐的緊湊型布置的配電線路。采用這種形式的配電線路可以實(shí)現(xiàn)同桿多回路并架,有效地解決了配電線路走廊問題。但是緊湊型絕緣導(dǎo)線配電線路斷線的原因是污穢和潮濕等引起絕緣子表面泄漏電流增大,導(dǎo)致導(dǎo)線起火燃燒,強(qiáng)度降低而被拉斷。

2斷線事故的原因分析

普通型絕緣導(dǎo)線配電線路斷線事故的原因是由于雷電引起絕緣子閃絡(luò)繼發(fā)工頻續(xù)流燒斷導(dǎo)線。在以前采用架空裸導(dǎo)線時(shí),同樣也會(huì)由于雷電(直擊或感應(yīng))引起閃絡(luò)事故,也存在工頻續(xù)流的問題。但工頻續(xù)流在其電磁力的作用下,電弧會(huì)沿著導(dǎo)線滑動(dòng),不會(huì)集中在某一點(diǎn)燒蝕,不存在斷線問題。而采用絕緣導(dǎo)線后,電弧集中在某一點(diǎn)而不能滑動(dòng),則最終導(dǎo)致導(dǎo)線的燒斷。造成普通型絕緣導(dǎo)線配電線路斷線的另一個(gè)原因是綁扎線與絕緣導(dǎo)線之間的間隙,發(fā)生局部放電引起的。

從安徽緊湊型配電線路出現(xiàn)的多起斷線事故分析表明,三角架支撐的絕緣導(dǎo)線配電線路斷線是由于三角支架、絕緣子表面積滿污穢,在毛毛細(xì)雨天氣,雨水濕潤了絕緣子表面的污穢層,在相間電壓的作用下形成表面泄漏電流,如果泄漏電流較大,表面泄漏電流長期流過絕緣導(dǎo)線及三角支架表面,將出現(xiàn)燃燒起火現(xiàn)象,導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線斷線。其原因主要是由于相間距離較小,加之目前采用的三角支架絕緣性能較差引起的。目前國內(nèi)使用的絕緣支架,采用的是聚碳酸脂材料一次澆注成型。這種材料只能短期暴露于室外,在潮濕和強(qiáng)烈光照作用下,其表面會(huì)變黃發(fā)脆,引起裂紋或破碎,不適合用作長期戶外絕緣。聚碳酸脂防污閃性能不佳,導(dǎo)致其不能阻止污穢條件下表面泄漏電流的發(fā)展。聚碳酸脂的熔融溫度為220℃～230℃,熱分解溫度310℃,在泄漏電流的熱效應(yīng)作用下,其性能將加速劣化。采用這種材料的三角支架,導(dǎo)致斷線的原因主要有:(l)當(dāng)絕緣支架表面積污并在濕潤天氣條件下,相間導(dǎo)線在支架處將產(chǎn)生較大的泄漏電流。泄漏電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)使支架溫度超出聚碳酸脂的工作范圍,從而引起支架絕緣性能的下降。當(dāng)泄漏電流發(fā)展成電弧,支架的耐電弧能力完全不能阻止電弧發(fā)展時(shí),導(dǎo)線絕緣層在泄漏電流和電弧作用下?lián)p壞,則電弧持續(xù)發(fā)展,電弧在導(dǎo)線夾緊處燃燒,最終導(dǎo)致斷線。(2)導(dǎo)線在風(fēng)力作用下將產(chǎn)生振動(dòng),固定導(dǎo)線的支架將受到交替應(yīng)力作用,由于支架的耐疲勞強(qiáng)度較低,極易產(chǎn)生開裂。(3)支架在戶外強(qiáng)烈日光作用下,易引起裂紋或破碎。另外,聚碳酸脂在加工過程中,由于模具設(shè)計(jì)不當(dāng)、加工方法欠妥也會(huì)使支架容易開裂。現(xiàn)場所看到的一些支架變形和斷裂現(xiàn)象說明了這一點(diǎn)。

3防止絕緣導(dǎo)線配電線路斷線事故的措施

對(duì)于采用三角支架布置的緊湊型配電線路,斷線原因主要由制造三角架的材料引起的。因此,我們進(jìn)行了新型復(fù)合絕緣三角支架的研制,其絕緣子外絕緣采用硅橡膠材料,內(nèi)部起承載力作用的為環(huán)氧玻璃鋼筒芯捧。芯棒與固定導(dǎo)線機(jī)構(gòu)的聯(lián)接,采用壓接形式。復(fù)合絕緣三角支架的優(yōu)點(diǎn)是:機(jī)械強(qiáng)度及污閃電壓高、免維護(hù)、耐腐蝕、十分適合用作戶外絕緣。考慮到支架懸于空中,是用于固定絕緣導(dǎo)線的機(jī)構(gòu),選擇強(qiáng)度較高、重量輕、耐腐蝕性能好的鑄鋁材料。目前這種新型的復(fù)合絕緣三角支架已經(jīng)通過試驗(yàn)并掛網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)于普通型絕緣導(dǎo)線配電線路,國外自60年代就已經(jīng)開展了配電系統(tǒng)雷電過電壓的研究,提出各種方案來解決斷線問題。縱觀國外近30年的研究成果,防止絕緣導(dǎo)線斷線的主要措施有:(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。(2)局部增加絕緣厚度,或采用長閃絡(luò)路徑避雷裝置,延長閃絡(luò)路徑,導(dǎo)致電弧容易熄滅。(3)采用新型結(jié)構(gòu)的絕緣子,在絕緣子與導(dǎo)線聯(lián)接處,剝離局部絕緣導(dǎo)線的絕緣層,使電弧能夠在剝離部分滑動(dòng),而不是固定在某一點(diǎn)燒蝕。該絕緣子帶有滅弧外間隙,雷電過電壓作用時(shí),能切斷工頻續(xù)流,防止續(xù)流燒斷導(dǎo)線。(4)提高線路絕緣水平,即提高絕緣子的50%放電電壓,明顯改善防雷性能。不過,至今仍沒有一種比較完美的措施,能夠解決普通型絕緣導(dǎo)線配電線路的斷線事故。各地在解決絕緣導(dǎo)線斷線時(shí),應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娍煽啃砸蟆⒗纂娀顒?dòng)的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)能力,采取合適的措施。

4結(jié)束語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，我國對(duì)電力需求呈現(xiàn)極具增長態(tài)勢，社會(huì)對(duì)電力供應(yīng)提出了更高的要求。其中配電線路是我國電網(wǎng)的重要組成部分，具有面廣量大的特征，如何保證配電線路安全性和穩(wěn)定性成為電力企業(yè)發(fā)展面臨的重要問題。因此在具體工作開展中，工作人員應(yīng)結(jié)合配電線路實(shí)際情況，合理分析當(dāng)?shù)氐臍夂蛟蚝屯獠凯h(huán)境，以此為依據(jù)綜合處理線路斷線問題。并且在檢修和維護(hù)過程中密切關(guān)注相關(guān)設(shè)備具體情況，根據(jù)運(yùn)行實(shí)際予以有效調(diào)整和維護(hù)，保證線路具備良好的絕緣性能和抗損壞能力。

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