10kV架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)防護(hù)探討

王世龍

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了2012年陽(yáng)江陽(yáng)東地區(qū)配電線(xiàn)路雷擊情況，在對(duì)配電網(wǎng)架空線(xiàn)路感應(yīng)雷過(guò)電壓產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了探討分析，找出了架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)斷線(xiàn)的原因，并針對(duì)存在的問(wèn)題提出提高絕緣導(dǎo)線(xiàn)防雷能力的措施。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；絕緣導(dǎo)線(xiàn)；感應(yīng)雷過(guò)電壓；防護(hù)措施

前言：

10kV配電線(xiàn)路是電力系統(tǒng)中公里數(shù)較長(zhǎng)且與用戶(hù)關(guān)聯(lián)最為密切的電壓等級(jí)線(xiàn)路。由于眾所周知的原因，10kV線(xiàn)路的絕緣水平普遍較低，不僅在雷直擊導(dǎo)線(xiàn)和塔頂時(shí)會(huì)閃絡(luò)引起跳閘，而且在雷電擊中周邊的樹(shù)木或建筑時(shí)，因感應(yīng)電壓過(guò)高也會(huì)導(dǎo)致閃絡(luò)。

目前我國(guó)各地區(qū)10kV配電線(xiàn)路采用絕緣導(dǎo)線(xiàn)作為架空配電線(xiàn)路的愈來(lái)愈多，與架空裸導(dǎo)線(xiàn)相比，絕緣線(xiàn)路有效地解決解決了外物如樹(shù)枝、拋物等對(duì)架空裸線(xiàn)的影響，因線(xiàn)路短路故障而跳閘事件急劇減少，有效地減少了停電時(shí)間，提高供電可靠性；與地下電纜相比，絕緣線(xiàn)路具有投資省、建設(shè)快的優(yōu)點(diǎn)，但也帶來(lái)了一些新的技術(shù)問(wèn)題，絕緣導(dǎo)線(xiàn)在運(yùn)行中遭受雷擊斷線(xiàn)故障就是其中之一。陽(yáng)東供電局建設(shè)的架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)在總的10kV線(xiàn)路中占得比例越來(lái)越大，雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題也十分突出，引起了運(yùn)行管理人員及局領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。因此，對(duì)絕緣線(xiàn)路固有的雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題決不能等閑視之，本文針對(duì)這一問(wèn)題綜合有關(guān)資料就雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題從原理上進(jìn)行分析并提出一些經(jīng)濟(jì)有效的對(duì)策。

一、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析

陽(yáng)東供電局由于在前5年的配網(wǎng)改造中大范圍地使用的架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)，雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題一直存在，且由于2012年期間雷暴天氣異常強(qiáng)烈，更使得雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題凸顯出來(lái)。

（一）陽(yáng)東供電局10kV線(xiàn)路情況

截止2012年底，陽(yáng)東供電局10kV公用線(xiàn)路69回，專(zhuān)用線(xiàn)路12回，架空裸導(dǎo)線(xiàn)809km，架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度為392km，占架空線(xiàn)路總長(zhǎng)度的32.63%。

1.統(tǒng)計(jì)2012年全年，陽(yáng)東供電局10kV線(xiàn)路累計(jì)故障停電109次，因雷擊引起的故障合計(jì)49次，占故障總次數(shù)的44.95%，雷擊引起導(dǎo)線(xiàn)斷線(xiàn)的故障12次，占故障總次數(shù)的11.01%。

發(fā)生過(guò)雷擊斷線(xiàn)的線(xiàn)路有：赤潭站10kV雅韶線(xiàn)、北津線(xiàn)、臺(tái)丹線(xiàn)；合山站10kV工業(yè)區(qū)甲線(xiàn)、合畔線(xiàn)、水電線(xiàn)、那龍線(xiàn)；塘坪站10kV新塘線(xiàn)（2次）；大八站10kV空沖陂線(xiàn)、江河線(xiàn)、壩后線(xiàn)。12次斷線(xiàn)都是架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)，目前陽(yáng)東地區(qū)大八鎮(zhèn)、合山鎮(zhèn)、塘坪鎮(zhèn)、紅豐鎮(zhèn)、北慣鎮(zhèn)等空曠地區(qū)都是雷擊斷線(xiàn)的高發(fā)區(qū)。

2.2012年下半年，陽(yáng)東供電局郊區(qū)絕緣導(dǎo)線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題得到重視，經(jīng)過(guò)組織配網(wǎng)運(yùn)行方面的技術(shù)骨干進(jìn)行研究探討，結(jié)合了陽(yáng)東供電局設(shè)備的實(shí)際，決定于下半年在17條受雷擊最嚴(yán)重的10kV線(xiàn)路加裝了1300組防雷穿刺線(xiàn)夾。2012年1至5月份，未有安裝防雷設(shè)備線(xiàn)夾的線(xiàn)路斷線(xiàn)4次，安裝了穿刺型防雷線(xiàn)夾的線(xiàn)路斷線(xiàn)0次。因此，可以看出安裝防雷線(xiàn)夾對(duì)提高絕緣線(xiàn)路抵御雷電能力是有成效的。

二、絕緣線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)的原因

架空線(xiàn)路上產(chǎn)生雷電過(guò)電壓有兩種，一種是雷直擊線(xiàn)路引起的直擊雷過(guò)電壓，另一種是雷擊線(xiàn)路附近由于電磁感應(yīng)所引起的感應(yīng)雷電過(guò)電壓。配電線(xiàn)路的遭受的雷擊中，約20%是直擊雷，約80%是感應(yīng)雷。配電線(xiàn)路絕緣水平低，即便裝設(shè)避雷線(xiàn)也會(huì)反擊，防止直擊雷的作用不大。配電線(xiàn)路主要是防止感應(yīng)雷電過(guò)電壓。造成絕緣線(xiàn)路雷擊斷線(xiàn)的主要原因是雷電閃絡(luò)后工頻續(xù)流燒斷導(dǎo)線(xiàn)引起的。

裸導(dǎo)線(xiàn)受到雷擊后線(xiàn)路閃絡(luò)，工頻續(xù)流電弧由于受到電磁力的作用，使電弧向落雷點(diǎn)的兩側(cè)迅速移動(dòng)，雷電流經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)（刀閘）、變壓器、電纜等設(shè)備處的避雷器迅速流入大地，在工頻電流燒斷導(dǎo)線(xiàn)之前，引起跳閘，因而很少發(fā)生斷線(xiàn)事故。

絕緣導(dǎo)線(xiàn)遭受雷擊時(shí)，情況完全不同。雷電過(guò)電壓引起距雷擊點(diǎn)附近線(xiàn)路絕緣層最薄弱處發(fā)生閃絡(luò)，由于擊穿點(diǎn)附近絕緣物阻礙了電弧沿著導(dǎo)線(xiàn)表面向兩側(cè)移動(dòng)，因而高達(dá)數(shù)千安培的工頻續(xù)流電弧只能在擊穿點(diǎn)燃燒，并在斷路器跳閘前就把導(dǎo)線(xiàn)熔斷。

三、防止雷擊斷線(xiàn)的措施

（一）安裝接地避雷線(xiàn)

在空曠地區(qū)對(duì)配電線(xiàn)路設(shè)置接地避雷線(xiàn)進(jìn)行屏蔽，導(dǎo)線(xiàn)上的感應(yīng)過(guò)電壓將降為1-k倍，k為避雷線(xiàn)與導(dǎo)線(xiàn)之間的耦合系數(shù)與沖擊系數(shù)之積。對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)高度為11m，導(dǎo)線(xiàn)間距為0.7m的配電絕緣線(xiàn)路，架設(shè)雷擊點(diǎn)距離此線(xiàn)路50m，雷電流幅值為100kA，未架設(shè)地線(xiàn)時(shí)，感應(yīng)過(guò)電壓的最大值為550kV；如果安裝了一根架空地線(xiàn)，高度為12m，則感應(yīng)過(guò)電壓的最大值可降低為330kV，降低了40%。可見(jiàn)采用架空地線(xiàn)限制感應(yīng)過(guò)電壓的作用還是比較大的。但是因?yàn)橹袎号潆娋€(xiàn)路的絕緣水平較低，雷擊架空地線(xiàn)后極易造成反擊閃絡(luò)，仍然會(huì)發(fā)生工頻續(xù)流燒斷絕緣導(dǎo)線(xiàn)。所以此方式對(duì)防止雷擊斷線(xiàn)而言并不能起到多大作用。因此只有在直擊雷頻繁區(qū)域架設(shè)地線(xiàn)以防直擊雷，并作為防止感應(yīng)雷電過(guò)電壓雷擊斷線(xiàn)的輔助手段。

（二）安裝避雷器

在配電線(xiàn)路上安裝避雷器是世界各國(guó)廣為采用的一種方法。其限制配電線(xiàn)路雷電過(guò)電壓的作用大致有兩個(gè)方面：一是限制感應(yīng)過(guò)電壓幅值，二是雷擊閃絡(luò)后吸收放電能量，限制工頻續(xù)流，達(dá)到保護(hù)導(dǎo)線(xiàn)的目的。

從前面雷擊斷線(xiàn)分析可以看出，持續(xù)在擊穿點(diǎn)的工頻續(xù)流是導(dǎo)致絕緣線(xiàn)燒斷的根本原因，限制工頻續(xù)流能有效地減少雷擊斷線(xiàn)故障。但是氧化鋅避雷器安裝時(shí)需剝除一段導(dǎo)線(xiàn)的絕緣層，安裝后再用絕緣罩密封，施工較復(fù)雜，而且線(xiàn)路密封的質(zhì)量也較難控制。

為了降低避雷器的故障率、延長(zhǎng)避雷器的使用壽命，避免因加裝的避雷器缺陷引起線(xiàn)路故障，運(yùn)行一段時(shí)間后的避雷器需要進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)及輪換，也較大地增加了運(yùn)行維護(hù)的工作量。

（三）安裝穿刺型防雷線(xiàn)夾

防止10kV架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)用“穿刺型防雷線(xiàn)夾”能定位雷電沖擊放電路徑，疏導(dǎo)工頻電弧，起到了保護(hù)絕緣導(dǎo)線(xiàn)免于雷擊斷線(xiàn)的作用。當(dāng)雷電過(guò)電壓超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，在防雷線(xiàn)夾的穿刺電極和接地電極之間引起閃絡(luò)，形成短路通道，接續(xù)的工頻電弧便在線(xiàn)夾的燃弧臂上燃燒，釋放過(guò)電壓能量，以保護(hù)導(dǎo)線(xiàn)免于燒傷。

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(xiàn)穿刺連接，安裝時(shí)無(wú)須剝離絕緣導(dǎo)線(xiàn)絕緣層，且配戴絕緣罩，具有安裝方便、局部絕緣的特點(diǎn)。防弧金具的高、低壓電極構(gòu)成了雷電沖擊放電和工頻電弧燃燒兩個(gè)間隙，前一間隙可保證放電電壓穩(wěn)定，后一間隙能夠耐受工頻電弧的燒灼。絕緣罩采用硅橡膠模壓成型，絕緣性能優(yōu)良，與高壓電極配套使用，整體效果更佳。對(duì)于輻射形線(xiàn)路，防弧金具應(yīng)安裝在絕緣子的負(fù)荷側(cè)。對(duì)于環(huán)網(wǎng)形線(xiàn)路，防弧金具應(yīng)在絕緣子兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝，且用鋁線(xiàn)將高壓電極連接。穿刺型防雷線(xiàn)夾的出現(xiàn)，為解決絕緣導(dǎo)線(xiàn)防雷擊斷線(xiàn)的問(wèn)題提出一種很好的選擇方案。

（四）提高線(xiàn)路絕緣耐壓水平

將針式瓷瓶更換為加強(qiáng)型瓷橫擔(dān)，提高線(xiàn)路的沖擊耐壓水平，確保只在特別高的雷電感應(yīng)過(guò)電壓作用下閃絡(luò)，工頻續(xù)流時(shí)因放電爬距大無(wú)法形成電弧而熄滅。

四、結(jié)語(yǔ)

配電網(wǎng)架空線(xiàn)路絕緣水平低，由感應(yīng)雷過(guò)電壓引起的雷害故障占配電網(wǎng)雷害事故中的絕大部分。因此，感應(yīng)雷過(guò)電壓的防護(hù)是配網(wǎng)電防雷首先要解決的問(wèn)題。在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)分布范圍廣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其防雷工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。只有結(jié)合各系統(tǒng)的實(shí)際，綜合應(yīng)用各種防護(hù)措施，才能有效防止雷害事故，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。

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