架空絕緣線路雷擊斷線方案的選擇

架空絕緣線路雷擊斷線方案的選擇

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局 "賴(lài)嘉源

【摘要】本文首先對(duì)防止架空絕緣線路雷擊斷線技術(shù)措施進(jìn)行了分析，然后提出了架空絕緣線路的雷擊斷線方案，通過(guò)比較分析這些方案的優(yōu)勢(shì)和不足，來(lái)選擇最佳的架空絕緣線路雷擊斷線方案。希望能為廣大業(yè)內(nèi)人士提供一些可供參考的意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】架空絕緣線路;雷擊斷線;方案

引言

在城市電網(wǎng)的改造工程中，架空絕緣線路的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這主要因?yàn)榧芸战^緣線路可以有效解決外物對(duì)架空裸線造成的影響。諸如高空拋物、樹(shù)枝等從而讓停電時(shí)間可以得到有效控制，讓供電的可靠性得到有效提高。采用架空絕緣線路有效減少線路跳閘事故發(fā)生的同時(shí)也存在了一些問(wèn)題和弊端。所以加強(qiáng)對(duì)架空絕緣線路雷擊斷線方案的研究，對(duì)于提高供電的可靠性具有非常重要的意義。

一、雷擊斷線的原理分析

雷電發(fā)生時(shí)，極易使線路中的絕緣子發(fā)生閃絡(luò)，激發(fā)工頻續(xù)流極易出現(xiàn)，從而線路就會(huì)被燒斷，這也是高壓絕緣配電線路發(fā)生雷擊斷線的原理。由此可見(jiàn)，發(fā)生雷擊斷線主要是絕緣問(wèn)題，而線路中的絕緣處理比較薄弱的地方則是針式瓷瓶和導(dǎo)線綁扎之處。在架空絕緣線路中，要想有效控制雷擊斷線事故的發(fā)生，就需要對(duì)絕緣薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)有效的措施使得工頻續(xù)流能夠被控制、如在雷擊發(fā)生時(shí)，及時(shí)切斷工頻續(xù)流，防止斷線發(fā)生。

二、防止雷擊斷線事故的技術(shù)方案分析

（一）接地避雷線

針對(duì)一些地勢(shì)比較空曠的地區(qū)，對(duì)配電線路設(shè)置接地避雷線無(wú)疑是一個(gè)良好的方案。安放避雷線能夠有效起到屏蔽的作用，導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓就會(huì)相應(yīng)的下降為1-k倍。而k則是導(dǎo)線和避雷線相互間的沖擊系數(shù)和耦合系數(shù)的乘積。通過(guò)對(duì)實(shí)際的例子分析可以發(fā)現(xiàn)，架設(shè)地線可以讓感應(yīng)電流大幅下降，所以在對(duì)感應(yīng)電流限制時(shí)采用架空地線的話(huà)能夠起到很好的效果。

但是由于重壓配電線路的絕緣水平偏低，架空地線在遇到雷擊后還是很容易出現(xiàn)反擊閃絡(luò)，從而出現(xiàn)工頻續(xù)流導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線焙燒段的狀況。所以在對(duì)雷擊斷線進(jìn)行防止時(shí)，如果采用架設(shè)架空地線的話(huà)并不能起到理想的效果，而且這種方案需要投資成本交稿，故而在實(shí)施改造的過(guò)程中具有很大的難度。

所以在直擊雷比較多的區(qū)域來(lái)架設(shè)地線可以用來(lái)放直擊雷，同時(shí)也可以用這種方式來(lái)作為放置感應(yīng)雷電過(guò)電壓雷擊斷線的輔助措施。

（二）線路避雷器

全球各個(gè)國(guó)家經(jīng)常采用的一種防止架空絕緣線路雷擊斷線的方案就是在配電線路上安裝避雷器。通常來(lái)說(shuō)，這種方式在對(duì)配電線路的雷電過(guò)電壓進(jìn)行限制時(shí)主要可以通過(guò)以下所述的兩個(gè)方面進(jìn)行分析。首先是對(duì)感應(yīng)過(guò)電壓的幅值進(jìn)行限制，這種限制是現(xiàn)階段最為常用的一個(gè)方案。而另一個(gè)方面則是每當(dāng)雷擊閃絡(luò)后吸收放電能量，對(duì)工頻續(xù)流進(jìn)行限制，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)導(dǎo)線的作用。

因?yàn)榇蟛糠值母袘?yīng)雷發(fā)電電流都不會(huì)超過(guò)1000A，在選擇避雷器的流通能力的過(guò)程中應(yīng)該要重點(diǎn)考慮避雷器的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，正常情況下大多選擇采用5kA的限流元件。但是一旦配電線路遇到直擊雷的時(shí)候，雷電流大部分都會(huì)大于20kA。而在這種情況下避雷器就會(huì)因?yàn)樽陨淼牧魍芰Σ粔蚨霈F(xiàn)爆炸，而且避雷器的電氣保護(hù)距離也存在一定的不足，這種情況造成的后果將不堪設(shè)想。所以避雷器的防雷擊效果并不是很理想。例如有的企業(yè)在某線路第一次出現(xiàn)雷擊斷線故障之后，就在雷擊區(qū)的線路段每個(gè)1檔設(shè)置了一組氧化鋅避雷器，但是后來(lái)還是發(fā)生了兩次雷擊斷線事故，表明線路避雷器的防雷擊效果并不理想。

（三）放電絕緣子

采用放電絕緣子來(lái)對(duì)絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線進(jìn)行防止，主要就是針對(duì)絕緣導(dǎo)線固定處的絕緣層進(jìn)行剝離。剝離過(guò)后增加設(shè)置一種特制的金屬線夾，同時(shí)還要設(shè)置引弧放電間隙。當(dāng)雷擊閃絡(luò)引發(fā)工頻續(xù)流的時(shí)，在特制的金屬線夾上，工頻續(xù)流將與弧發(fā)生作用被燃燒。而當(dāng)線路出現(xiàn)跳閘后這時(shí)工頻續(xù)流就會(huì)停止燃燒，從而有效的對(duì)絕緣子進(jìn)行保護(hù)，避免其被燒傷或者是被熔斷。

另一方面，采用放電絕緣子來(lái)對(duì)絕緣導(dǎo)線雷擊斷線進(jìn)行防止，務(wù)必更換當(dāng)前的針式瓷瓶。而且在實(shí)際的安裝過(guò)程中需要?jiǎng)冸x絕緣線固定處的絕緣層后，還需要對(duì)絕緣罩進(jìn)行相應(yīng)的防水處理。但是這種方案的整個(gè)改造工程比較復(fù)雜，工程量以及投資也非常大。

（四）線路過(guò)電壓保護(hù)器

在雷害現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生的一些國(guó)家，例如澳洲的澳大利亞、東亞的日本等國(guó)。這些相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家為了有效的控制線路雷擊斷線，通常會(huì)通過(guò)技術(shù)改進(jìn)保護(hù)措施，采用了限流消弧角裝置。近幾年，該裝置已經(jīng)得到了相當(dāng)廣泛的推廣和使用以防止架空絕緣線路的雷擊斷線事故。

一般來(lái)說(shuō)，限流消弧裝置的工作原理是在氧化鋅限流元件放電間隙時(shí)，對(duì)雷擊產(chǎn)生的電流產(chǎn)生作用，使電流得到釋放;而雷擊產(chǎn)生的工頻續(xù)流就會(huì)被氧化鋅限流元件切斷，從而有效的防止架空絕緣線路被燒傷或者被熔斷。經(jīng)過(guò)多年在各個(gè)國(guó)家的推廣應(yīng)用，限流消弧角裝置能夠起到很好的效果，開(kāi)始受到更多人的重視和歡迎，現(xiàn)階段防止架空絕緣線路雷擊斷線的主要措施就是利用限流消弧角裝置。

圖1

在限流消弧裝置基礎(chǔ)上，通過(guò)技術(shù)的改進(jìn)，提出了新的防止架空絕緣線路雷擊斷線的新方案-線路過(guò)壓保護(hù)器。在線路過(guò)壓保護(hù)器裝置中，其主要由圖1中限流元件（1）、串聯(lián)不銹鋼引流環(huán)（2）、架空絕緣電纜（3）以及架空絕緣電纜之間構(gòu)成的間隙（4）等組成。對(duì)于線路過(guò)壓保護(hù)器來(lái)說(shuō)，它的工作原理與避雷器比較的類(lèi)似，通常情況下會(huì)認(rèn)為線路過(guò)壓保護(hù)器其實(shí)是一個(gè)帶外間隙的氧化鋅避雷器。在雷擊閃絡(luò)發(fā)生時(shí)，線路過(guò)電壓保護(hù)器的間隙被擊穿，雷電流經(jīng)過(guò)氧化鋅限流元件流通到地，而工頻續(xù)流則會(huì)被氧化鋅元件的高阻阻斷滅弧，這樣絕緣線就不會(huì)被燒斷。線路過(guò)壓保護(hù)器的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

三、防止雷擊斷線事故的技術(shù)方案選擇

通過(guò)對(duì)上述幾種防止雷擊斷線事故的技術(shù)方案分析可知，線路過(guò)電壓保護(hù)器在安裝時(shí)比較方便，不需要對(duì)現(xiàn)有的絕緣子進(jìn)行更換，也不需要對(duì)現(xiàn)有的線路設(shè)計(jì)進(jìn)行改變。而且能夠?qū)崿F(xiàn)成本投入不高的情況下起到很好的保護(hù)效果。

另外，線路過(guò)電壓保護(hù)器的利用限流元件快速切斷工頻續(xù)流來(lái)實(shí)現(xiàn)滅弧的，可以對(duì)雷電過(guò)電壓起到很好的控制作用，也可以不用斷路器跳閘來(lái)進(jìn)行滅弧，這樣就會(huì)對(duì)供電質(zhì)量造成影響，而且也不會(huì)中斷供電。但是，線路過(guò)電壓保護(hù)器則不需要將導(dǎo)線的絕緣層破開(kāi)，不會(huì)對(duì)絕緣導(dǎo)線的使用壽命和機(jī)械拉伸性能造成影響。

所以現(xiàn)階段在選擇架空絕緣線路雷擊斷線方案時(shí)主要是選擇線路過(guò)電壓保護(hù)器。

四、結(jié)語(yǔ)

在對(duì)架空絕緣線路的雷擊斷線防止方案進(jìn)行選擇時(shí)，因?yàn)榫€路過(guò)電壓保護(hù)器能起到比較理想的防止效果，而且雷擊導(dǎo)致的線路開(kāi)關(guān)跳閘幾率也能得到有效控制，在實(shí)際的安裝時(shí)比較方便等優(yōu)點(diǎn)，使得其成為了目前架空絕緣線路雷擊斷線的首選方案。

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