簡(jiǎn)要分析架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線情況和解決對(duì)策

（國(guó)網(wǎng)瀘州供電公司，四川 瀘州 646000）

簡(jiǎn)要分析架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線情況和解決對(duì)策

蒯國(guó)榮

（國(guó)網(wǎng)瀘州供電公司，四川 瀘州 646000）

架空絕緣導(dǎo)線雷擊事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響著人們的生活以及生產(chǎn)作業(yè)，對(duì)于社會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，因此為了避免在雷雨天氣架空導(dǎo)線導(dǎo)致雷擊而出現(xiàn)斷電的情況，本文對(duì)于架空絕緣導(dǎo)線進(jìn)行全面的分析，從地勢(shì)情況、安裝技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性的方面進(jìn)行考慮，通過(guò)使用先進(jìn)的措施來(lái)降低架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的事故發(fā)生率。

架空絕緣導(dǎo)線；復(fù)合橫擔(dān)絕緣子；穿刺型間隙避雷器

架空絕緣導(dǎo)線的特點(diǎn)是有落體導(dǎo)線所不具備的安全性﹑有電纜所不具備的經(jīng)濟(jì)性，因此在近年來(lái)的配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中也爆漏了一些其他的問(wèn)題，如架空絕緣導(dǎo)線很容易造成雷擊斷線的情況，因此對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)的可靠穩(wěn)定性均造成巨大的威脅。資料顯示架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的事故總發(fā)生率為96.8%，因此可以看出在所有的配電網(wǎng)絡(luò)的事故中雷擊斷線是非常重要的原因之一，同時(shí)也引起了電力系統(tǒng)的研究人員空前的關(guān)注，并投身于優(yōu)化改善以及治理等措施的研究工作之中，目前研究的成果包括防雷地線的架設(shè)﹑箝位絕緣子的應(yīng)用﹑金屬氧化物接閃桿和穿刺金具等。本文就對(duì)架空絕導(dǎo)線雷擊斷線的情況進(jìn)行分析，同時(shí)簡(jiǎn)單介紹目前行之有效的解決措施。

一﹑絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的發(fā)生機(jī)理

1 絕緣導(dǎo)線遭受雷擊并發(fā)生斷線的特征

經(jīng)過(guò)多次的觀察發(fā)現(xiàn)，絕緣導(dǎo)線的檔距中央的導(dǎo)線遭受雷擊時(shí)，斷裂部位的大多數(shù)情況均位于符合測(cè)絕緣子大概300m左右的地方，而且斷裂面非常平整，斷面的顏色都呈現(xiàn)出暗亮色情況。經(jīng)推斷導(dǎo)線的斷裂方式是介于脆性和韌性之間。

2 發(fā)生機(jī)理

因?yàn)楫?dāng)檔距中央的導(dǎo)線遭受雷擊時(shí)，雷電流的分配方式是根據(jù)兩側(cè)的線路波阻抗的情況進(jìn)行的，由于工頻電流會(huì)產(chǎn)生電磁力，因此雷電流會(huì)流經(jīng)遠(yuǎn)離電源側(cè)的桿塔位置，因次在電源一側(cè)的導(dǎo)線則很容易發(fā)生雷擊，從而導(dǎo)致短路斷裂。絕緣導(dǎo)線表面有保護(hù)層因此即使在雷電流的作用下也不會(huì)形成氧化鋁，所以當(dāng)雷擊過(guò)電壓在相對(duì)比較容易擊穿的位置進(jìn)行擊穿，而且會(huì)在導(dǎo)線的表面遺留下裂紋。在過(guò)電壓擊穿之后工頻短路的高電流直通向塔桿頂部，但是在運(yùn)行途中會(huì)遭受絕緣層的阻礙因此在擊穿點(diǎn)發(fā)生燃燒引發(fā)導(dǎo)線斷裂；或者工頻電流會(huì)產(chǎn)生電磁力，到現(xiàn)在收到電磁力﹑自身的重力等作用力的影響，擊穿點(diǎn)的作用力不平衡導(dǎo)致斷裂。

二﹑雷電感應(yīng)過(guò)電壓和過(guò)電流值的估算

若配電導(dǎo)線受到雷擊時(shí)，架空絕緣導(dǎo)線會(huì)感應(yīng)出過(guò)電壓，該電壓的計(jì)算公式為：

上式中Ug表示的是過(guò)電壓的峰值，單位v，I表示雷電的主放電電流，單位是a，hd表示的是導(dǎo)線和地面的距離。S表示的是雷擊點(diǎn)和導(dǎo)線之間的距離。該公式需要參考的數(shù)據(jù)表格見(jiàn)表1和表2。

表1 10kV架空線路不同距離的雷電感應(yīng)過(guò)電計(jì)算匯總

表2 10 kV架空線路不同距離處的雷電感應(yīng)過(guò)電流計(jì)算匯總表

圖1 穿刺型防弧金具的外形

圖2 初期的環(huán)形避雷器

圖3 后期的穿刺型間隙避雷器

三﹑架空絕緣導(dǎo)線防雷擊斷線的技術(shù)措施

1 架設(shè)避雷線或架空地線

研究人員從從如何降低雷擊概率來(lái)進(jìn)行研究，因此主要的考慮重心移向架設(shè)空地現(xiàn)或者架設(shè)避雷線等措施。在國(guó)際上運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)比較早的要數(shù)日本，在家架空絕緣線路中安裝多根避雷線，避雷線和空地現(xiàn)分別具有分流雷電流和耦合的作用，因此能夠明顯降低絕緣導(dǎo)線的感應(yīng)過(guò)電壓，降低擊穿電壓強(qiáng)度。在安裝避雷線和架空地線時(shí)一定要根據(jù)具體的環(huán)境具體實(shí)施，要考慮的因素包括導(dǎo)線線路的樹(shù)木﹑建筑物的影響，因此要設(shè)置合理的空間距離以及位置。安裝架空地線和避雷線的價(jià)格相對(duì)較高，對(duì)于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)一般考慮的較少。

2 安裝防弧金具

從絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的發(fā)生機(jī)理方面入手，研究人員制作一系列的防雷金具，比如防弧金具的使用，防弧金具的安裝位置一般是在比較容易發(fā)生斷裂的點(diǎn)，并且能夠和鋁導(dǎo)線保持良好的接觸，如果雷擊造成絕緣導(dǎo)線擊穿時(shí)，工頻電流會(huì)在防弧金具上進(jìn)行燃燒，從而避免了導(dǎo)線的熔斷。在使用防弧金具保護(hù)絕緣導(dǎo)線時(shí)，為了使其能夠和鋁線進(jìn)行良好的接觸，一般將絕緣層去掉，但是該種方法會(huì)將絕緣導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)完全破壞，防護(hù)效果不夠理想。再經(jīng)科研人員的不斷探索，發(fā)明了一種具有穿刺功能的防弧金具，在其卡槽內(nèi)部設(shè)計(jì)有小型的針狀穿刺物，然后在固定時(shí)可以將絕緣層穿刺直接和鋁線進(jìn)行接觸，因此在發(fā)生雷擊是工頻電流會(huì)穩(wěn)定的流經(jīng)防弧金具上，因此防雷擊效果非常好，絕緣導(dǎo)線發(fā)生斷線的情況明顯降低。下圖中則是穿刺型防弧金具的圖片，該類(lèi)防弧金具具有G1和G2兩個(gè)放電極，在工作時(shí)如果發(fā)生雷擊情況，過(guò)電壓在G1的過(guò)電極上產(chǎn)生便會(huì)受到電磁力的作用進(jìn)而轉(zhuǎn)移到G2放電極上，從而避免了導(dǎo)線被燒斷。穿刺型防弧金具的外形如圖1所示。

防弧金具的主要作用是充當(dāng)了雷電的擊穿點(diǎn)，因此可以說(shuō)是一種棄卒保車(chē)的防護(hù)措施，該類(lèi)防護(hù)器具的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，很容易實(shí)現(xiàn)，因此在我國(guó)的配電網(wǎng)絡(luò)的絕緣導(dǎo)線應(yīng)用非常廣泛。但是該種防護(hù)措施還是對(duì)導(dǎo)線的絕緣進(jìn)行了破壞，所以要定期的對(duì)安裝位置的絕緣層實(shí)施修補(bǔ)，防止因?yàn)槭艹憋L(fēng)化脫落。

3 安裝金屬氧化物避雷器

金屬氧化物避雷器之前主要適用于變電站的防雷措施，如今進(jìn)行改進(jìn)之后運(yùn)用到線路防雷的作用中，架空絕緣導(dǎo)線中所使用的金屬氧化物避雷器主要是間隙型金屬氧化物，該類(lèi)避雷器的特點(diǎn)是具有比較好的非線性富安的特性，因此如果收到雷擊作用時(shí)避雷器會(huì)保護(hù)并聯(lián)的絕緣子。在雷電過(guò)電壓沖擊之后，避雷器兩端的電壓會(huì)明顯降低，而避雷器自身的阻抗卻得到升高，從而起到了限制工頻電流的作用，避免由于雷擊導(dǎo)致斷線的事故發(fā)生，如圖2所示。

自剛開(kāi)始引用金屬養(yǎng)護(hù)避雷器時(shí)，工作人員會(huì)在避雷器的本體的高壓部位安裝一個(gè)引弧環(huán)，其作用是在引弧環(huán)和絕緣導(dǎo)線之間形成間隙，這樣能更好的幫助方式雷擊，但是在安裝引弧環(huán)時(shí)沒(méi)有考慮到其它因素，比如鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物會(huì)在引弧環(huán)和絕緣導(dǎo)線之間的間隙筑巢，因此會(huì)導(dǎo)致絕緣子絕緣效果受到影響；同時(shí)如果避雷器本體在受到雷擊作用而遭到破壞時(shí)依然不能對(duì)導(dǎo)線起到保護(hù)作用。經(jīng)不斷的實(shí)驗(yàn)和改善，避雷器的本體高壓位置安裝一個(gè)半球形的電極裝置，然后在比較容易受到電擊導(dǎo)線位置再安裝一個(gè)具有間隙作用的線夾，如圖3所示。

結(jié)語(yǔ)

隨著科技不斷的發(fā)展，電力配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作人員對(duì)于架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的防護(hù)工作越來(lái)越有心得，因此在新建的架空絕緣導(dǎo)線線路，應(yīng)該不斷的加強(qiáng)雷擊防護(hù)措施，運(yùn)用全新的防雷裝置，比如使用大爬距復(fù)合橫擔(dān)絕緣子，降低雷擊跳閘率減少由于雷擊作用而導(dǎo)致的斷線情況，為地區(qū)乃至國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供安全可靠的用電保障。

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