配電網(wǎng)架空線路絕緣配合探研

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電能的依賴越來(lái)越強(qiáng)，對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高。10 kV配電網(wǎng)屬于中壓配電網(wǎng)，它不僅延伸至用電負(fù)荷的中心，而且延伸到居民小區(qū)內(nèi)，直接滿足居民和工礦企業(yè)等廣大用戶的供電需求，確保供電的正常運(yùn)行，因此10 kV配電網(wǎng)的作用越來(lái)越受到供電企業(yè)的重視。能否保證用電系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，防雷措施是一個(gè)十分重要的條件。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；架空線路；絕緣配合；探研

中圖分類(lèi)號(hào)：TM726.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）33-0073-02

我國(guó)城市架空配電線路一直采用裸導(dǎo)線。這種裸導(dǎo)線架空配電線路存在不少問(wèn)題，隨著城市的不斷發(fā)展，城市的綠化工作也不斷地得到加強(qiáng)與重視，導(dǎo)致線路走廊越來(lái)越困難。而且樹(shù)木的生長(zhǎng)觸及或接近帶電的導(dǎo)線，往往引起了線路地接地故障，造成停電。特別是雨天或霧天，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及人的生命安全，不少城市曾發(fā)生過(guò)行人觸及被風(fēng)刮斷的電線而觸電死亡的事故。為了減少樹(shù)木、積雪、鳥(niǎo)類(lèi)等外在原因?qū)е碌募芸张潆娋€路故障，提高供電的安全可靠性，我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始對(duì)城市架空配電網(wǎng)實(shí)施絕緣化改造試點(diǎn)，90年代加快了改造步伐。

1 我國(guó)絕緣線路的現(xiàn)狀和趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：絕緣水平較低的線路，由于感應(yīng)雷過(guò)電壓引起的線路閃絡(luò)跳閘概率遠(yuǎn)大于直擊雷。因此，如何降低感應(yīng)雷過(guò)電壓引起的閃絡(luò)及跳閘，是降低較低電壓等級(jí)線路防雷的一個(gè)主要問(wèn)題。為了防止絕緣導(dǎo)線斷線可采用以下措施：安裝架空地線、安裝避雷器、增加絕緣導(dǎo)線的絕緣厚度、安裝防熔斷裝置和通過(guò)采用沖擊放電電壓高一些的絕緣子提高線路的絕緣水平，同樣達(dá)到減少絕緣導(dǎo)線斷線的可能性。

目前，絕緣導(dǎo)線防雷多采用一種穿刺型防弧金具，該防弧金具由高壓電極、低壓電極和絕緣罩三部分構(gòu)成，其中高壓電極與絕緣導(dǎo)線穿刺連接，且配戴絕緣罩，具有安裝方便、局部絕緣等特點(diǎn)。為減少桿塔上安裝器件，有必要開(kāi)發(fā)一種避雷器和支柱絕緣子一體化的復(fù)合支柱避雷器。

2 絕緣導(dǎo)線雷擊斷線機(jī)理

雷擊過(guò)電壓擊穿導(dǎo)線絕緣層并引起絕緣子閃絡(luò)時(shí)，被擊穿的絕緣層呈針孔狀，雷擊閃絡(luò)后建弧形成工頻短路電流的電弧弧根受周?chē)^緣層的阻隔，弧根只能在絕緣擊穿點(diǎn)燃燒，在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線就會(huì)被整齊地?zé)龜?，特別是在耐張桿和終端桿導(dǎo)線的破口處，工頻續(xù)流更加容易建弧形成相間短路，導(dǎo)致斷線。

3 配電網(wǎng)沖擊絕緣水平的探討和研究

根據(jù)絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機(jī)理，具體相應(yīng)的防范措施有以下兩種方式：

一種是“疏導(dǎo)”，“疏導(dǎo)”就是將絕緣子附近的絕緣導(dǎo)線局部裸線化，使工頻電弧的弧根固定在金具上燃燒或轉(zhuǎn)移。

另一種是“堵塞”，“堵塞”就是阻止雷擊閃絡(luò)后工頻續(xù)流起弧，其核心的思想是盡可能地提高線路的絕緣性，阻止雷擊閃絡(luò)后工頻續(xù)流起弧。以及降低雷擊閃絡(luò)概率?，F(xiàn)在一般的防雷措施主要有：安裝架空地線、安裝鉗位絕緣子、并聯(lián)氧化鋅避雷器、采用限流消弧角、增長(zhǎng)閃絡(luò)路徑、提高線路絕緣水平等。

對(duì)線路不同防雷方式的雷擊閃絡(luò)概率、雷擊跳閘率和建弧率進(jìn)行計(jì)算和比較，針對(duì)實(shí)際情況，選擇相對(duì)合適的防雷方法。

穿刺型防弧金具和避雷器是目前普遍采用的“疏導(dǎo)”防雷方式。穿刺型防弧金具的作用在于其空氣氣隙擊穿電壓小于絕緣子的U50%放電電壓，能夠?yàn)槔讚糸W絡(luò)提供了一個(gè)放電的路徑，使工頻電弧的弧根固定在金具上燃燒或轉(zhuǎn)移，從而保護(hù)導(dǎo)線免于燒傷。避雷器的作用在于選擇合適的參數(shù)，使避雷器的動(dòng)作電壓比絕緣子的沖擊閃絡(luò)電壓低，能夠在絕緣子閃絡(luò)之前避雷器動(dòng)作將能量泄放，同時(shí)能夠截?cái)嘟永m(xù)的工頻短路電流。

3.1 穿刺型防弧金具和防雷支柱絕緣子（絕緣導(dǎo)線防雷

擊斷線）

若不更換現(xiàn)有絕緣子并在其附近安裝專用防弧金具（僅剝離安裝點(diǎn)的絕緣層或者采用穿刺型金具），則雷擊過(guò)電壓將在防弧金具與絕緣子鋼腳間擊穿空氣間隙，工頻短路電弧的弧根將固定在防弧金具上燃燒，從而很大地保護(hù)了導(dǎo)線不被燒傷。防弧金具應(yīng)與絕緣導(dǎo)線的線芯緊密接觸，包住和保護(hù)導(dǎo)線，并應(yīng)經(jīng)得起工頻電弧的燒灼。

根據(jù)“疏導(dǎo)”方式制作防雷支柱絕緣子，其工作原理跟穿刺型防弧金具一樣，就是為雷擊閃絡(luò)提供一個(gè)放電路徑，工頻續(xù)流在雷擊閃絡(luò)路徑上通過(guò)，通過(guò)斷路器截?cái)喙ゎl續(xù)流來(lái)防雷擊斷線，采用防弧金具和防雷支柱絕緣子后，跟“堵塞”方式的防雷措施相比，如提高線路絕緣水平、氧化鋅避雷器，線路的雷擊跳閘率增加了。但是在沒(méi)有裝防弧金具前配電網(wǎng)雷擊必?cái)嗑€，而通過(guò)“疏導(dǎo)”方式為感應(yīng)雷過(guò)電壓提供了一個(gè)能量泄放通道，從而能夠避免絕緣導(dǎo)線被工頻續(xù)流所燒斷。這種“疏導(dǎo)”的防雷方式就是通過(guò)提高雷擊跳閘率來(lái)降低雷擊斷線事故率。雖然從防雷擊斷線的角度達(dá)到了防雷目的，但是雷擊跳閘率比較高，為提高供電可靠性，必須研究新的防雷方式。

3.2 支柱避雷器（裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線防雷擊跳閘和斷線）

利用氧化鋅避雷器防止雷擊斷線的另外方式可以采用支柱避雷器，其原理跟10 kV線路雷擊閃絡(luò)保護(hù)器一樣，只是將支柱絕緣子和避雷器合二為一，通過(guò)自然接地方式，無(wú)需鋪設(shè)地網(wǎng)，減少施工強(qiáng)度，同時(shí)能夠防止雷擊斷線降低線路雷擊跳閘率，如圖1所示。

在絕緣筒表面上對(duì)應(yīng)壓敏電阻位置穿六個(gè)小孔，按照順時(shí)針?lè)较?，每?00角穿一個(gè)小孔，當(dāng)雷電流幅值超過(guò)閥片通流容量時(shí)引起熱效應(yīng)時(shí)，能夠通過(guò)這些小孔將部分能量瀉放，防止支柱避雷器爆炸而損壞。支柱避雷器低壓端采用自然接地而無(wú)需另外鋪設(shè)地網(wǎng)，一方面是水泥桿塔在濕潤(rùn)時(shí)電阻率較低；另一方面是絕緣筒內(nèi)的氧化鋅閥片跟支柱避雷器的外絕緣時(shí)并聯(lián)，其低壓端等電位與高壓端等電位，故只要氧化鋅閥片的殘壓值低于支柱避雷器的外絕緣U50%，放電電壓值就能夠有效防止絕緣導(dǎo)線雷擊斷線和降低線路雷擊跳閘率。

支柱式避雷器直接連接于絕緣導(dǎo)線。與防弧金具不同，支柱式避雷器不用剝離安裝點(diǎn)的絕緣層或者采用穿刺金具，在安裝時(shí)可以避免損傷絕緣導(dǎo)線。在雷電泄流時(shí)，雖然也會(huì)在絕緣導(dǎo)線的絕緣皮上形成一個(gè)小孔，但是與穿刺相比，可以大大減小對(duì)絕緣導(dǎo)線絕緣層的破壞，保證了絕緣導(dǎo)線的絕緣強(qiáng)度。

4 10 kV線路不同防雷配置效果

一般10 kV線路絕大部分遭受的是感應(yīng)雷，遭受直接雷擊的概率不大，感應(yīng)過(guò)電壓與桿頂?shù)慕拥仉娮?、?dǎo)線的電感無(wú)關(guān)，而且同一雷電流離導(dǎo)線的遠(yuǎn)近不同而形成不同的感應(yīng)過(guò)電壓，因此線路耐受感應(yīng)過(guò)電壓的水平主要體現(xiàn)在線路絕緣子的耐壓水平。支柱避雷器將支柱絕緣子和避雷器合二為一，能夠減少施工強(qiáng)度，防止雷擊導(dǎo)致斷線，而且同時(shí)能夠有效截?cái)喙ゎl續(xù)流、有效限制感應(yīng)過(guò)電壓，降低了線路雷擊跳閘的頻率。正常運(yùn)行時(shí)空氣間隙隔離工頻電壓，雷擊閃絡(luò)保護(hù)器的避雷器本體幾乎不承受電壓；在感應(yīng)雷或直擊雷產(chǎn)生的雷電過(guò)電壓作用下，空氣間隙被擊穿，對(duì)避雷器本體頂端放電，此時(shí)避雷器本體呈現(xiàn)低阻抗，將雷電流泄放入地。雷電沖擊過(guò)后，工頻電壓施加在避雷器本體上，本體的電阻瞬間增大，電弧在極短時(shí)間內(nèi)自然熄滅，工頻續(xù)流被完全截?cái)唷?/p>

5 結(jié) 語(yǔ)

架空絕緣導(dǎo)線與普通架空裸導(dǎo)線相比，可解決常規(guī)裸導(dǎo)線在運(yùn)行過(guò)程中遇到的一些難題，價(jià)格也比埋地電纜便宜得多。采用架空絕緣導(dǎo)線取代裸導(dǎo)線，有助于提高線路的健康水平，保障供電可靠率要求，但是容易出現(xiàn)雷擊斷線的問(wèn)題。將架空絕緣導(dǎo)線與支柱避雷器或者雷擊閃絡(luò)保護(hù)器結(jié)合使用，既可以降低線路雷擊跳閘率，又可以解決絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的問(wèn)題。

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