關(guān)于10kV架空線路過(guò)電壓保護(hù)的研究

【摘要】本文首先闡述了10kV架空線路過(guò)電壓保護(hù)的重要意義，并在此基礎(chǔ)上提出BHQ—X12.7/36型過(guò)電壓保護(hù)器在10kV架空線路中的應(yīng)用。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)Υ_保10kV架空線路的安全運(yùn)行有所幫助。

【關(guān)鍵詞】架空線路;過(guò)電壓;防雷保護(hù)

一、10kV架空線路過(guò)電壓保護(hù)的重要意義

目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)地區(qū)的10kV架空線路采用的都是絕緣導(dǎo)線，它的應(yīng)用有效克服了裸導(dǎo)線的不足，進(jìn)一步提高了線路本身的安全性。雖然絕緣導(dǎo)線具有前期投資成本低、建設(shè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是其雷擊斷線問(wèn)題卻較為突出。就我局配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，我局轄區(qū)內(nèi)的10kV架空絕緣線路在一年當(dāng)中共發(fā)生雷擊事故31次，這不但造成了維修成本增加，而且還影響了供電可靠性。從近幾年來(lái)各大城市的10kV架空線路雷擊斷線和絕緣子擊穿事故的統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，事故的發(fā)生率呈現(xiàn)出不斷上升的態(tài)勢(shì)，并且隨著架空線路長(zhǎng)度的增加雷擊斷線事故越來(lái)越多，這已經(jīng)成為威脅配網(wǎng)線路安全運(yùn)行的主要因素之一。如何解決雷擊斷線問(wèn)題，進(jìn)而確保架空線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，成為配網(wǎng)系統(tǒng)中亟待解決的首要問(wèn)題之一。

一些經(jīng)濟(jì)相對(duì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家采用架空絕緣導(dǎo)線輸配電的時(shí)間較長(zhǎng)，在不斷的使用過(guò)程中，積累了十分豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。為了有效降低雷擊斷線事故的發(fā)生率，相繼出現(xiàn)了諸多預(yù)防措施和方法，如架空避雷線、氧化鋅避雷器、鉗位絕緣子、防弧金具、絕緣橫擔(dān)以及線路過(guò)電壓保護(hù)器。在這些措施和方法當(dāng)中，線路過(guò)電壓保護(hù)器的效果較好。鑒于此，本文提出一種BHQ—X12.7/36型過(guò)電壓保護(hù)器，并對(duì)其在10kV架空線路中的應(yīng)用進(jìn)行論述。

二、BHQ-X12.7/36型過(guò)電壓保護(hù)器在10kV架空線路中的應(yīng)用

（一）設(shè)備的綜合特點(diǎn)

在雷電過(guò)電壓引發(fā)對(duì)地閃絡(luò)形成金屬性電弧放電短路的情況下，該過(guò)電壓保護(hù)器中的不銹鋼引流環(huán)能夠?qū)⒐ゎl續(xù)流引向氧化鋅電阻非線性限流元件，同時(shí)在氧化鋅電阻的非線性特性作用下，將正弦波形的工頻續(xù)流轉(zhuǎn)變?yōu)榧忭敳āＳ捎诩忭敳娏髟谶^(guò)零前的一段時(shí)間內(nèi)電流幅值較小，加之限流元件的殘壓對(duì)放電電壓產(chǎn)生了消減作用，從而促使電弧瞬間熄滅、迅速截?cái)喙ゎl電流，這樣不僅能夠有效防止工頻續(xù)流熔斷架空導(dǎo)線，而且還能夠減少跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。

該過(guò)電壓保護(hù)器通過(guò)了電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心型式試驗(yàn)和論證，具備以下特點(diǎn)：一是優(yōu)異的保護(hù)特性。該設(shè)備利用引流環(huán)與導(dǎo)線之間形成的串聯(lián)間隙和限流元件的協(xié)同作用，能夠快速將工頻續(xù)流切斷，限制雷電過(guò)電壓，有效避免導(dǎo)線發(fā)生雷擊斷線，減少雷擊跳閘次數(shù)。該設(shè)備無(wú)需斷路器跳閘滅弧就能夠起到保護(hù)作用，不會(huì)對(duì)供電持續(xù)性和供電質(zhì)量造成影響。二是不受工頻電壓影響。該設(shè)備即使在保護(hù)器損壞的情況下，也不會(huì)對(duì)線路絕緣配合造成破壞，能夠確保電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。三是設(shè)備本身的安全性、耐用性強(qiáng)。該設(shè)備采用一次成型工藝，密封可靠、安全防爆。外套采用硅橡膠，使其具備良好的憎水性，增強(qiáng)了設(shè)備外套耐氣候老化、耐電蝕損、耐污穢的性能，并且外套經(jīng)過(guò)特殊力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠承受較大的機(jī)械應(yīng)力。四是設(shè)備安裝方便，無(wú)需更改原路線設(shè)計(jì)或更換絕緣子。五是保證導(dǎo)線絕緣層的完整性，無(wú)需解決絕緣層破開(kāi)后的密封防水問(wèn)題，使導(dǎo)線保持良好的機(jī)械拉伸性能。

（二）基本工作原理

在電網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下，因空氣間隔能夠隔離工頻電壓，所以該過(guò)電壓保護(hù)器不承受電壓。而在雷電沖擊作用下，空氣間隙被雷電過(guò)電壓擊穿放電，使得該設(shè)備處于低電阻狀態(tài)，形成放電通道，直接將雷電流引入地下，有效限制過(guò)電壓發(fā)展，起到保護(hù)架空線路、減少雷擊跳閘概率的作用。在雷電過(guò)電壓作用后，過(guò)電壓保護(hù)器上的工頻電壓會(huì)促使保護(hù)器的電阻瞬間增大，電弧電流的數(shù)值降低，空氣間隙弧壓降增大，進(jìn)而引發(fā)電弧在短時(shí)間內(nèi)熄滅，迅速恢復(fù)空氣間隙的絕緣性能，完全切斷工頻續(xù)流，避免絕緣子閃絡(luò)或擊穿，防止架空線路雷擊斷線。

（三）設(shè)備的技術(shù)參數(shù)與性能

該過(guò)電壓保護(hù)器的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

（四）設(shè)備的安裝技術(shù)要點(diǎn)

該過(guò)電壓保護(hù)器的安裝布局如圖1所示。

圖1 過(guò)電壓保護(hù)器的安裝布局示意圖

1.安裝要求。該過(guò)電壓保護(hù)器的基本安裝要求如下：

①在雷電災(zāi)害頻發(fā)的區(qū)域內(nèi)，絕緣線每間隔1-2基桿安裝一組;裸導(dǎo)線每間隔2-3基桿安裝一組。

②接地電阻必須控制在30Ω以下，若是該電阻值超過(guò)30Ω則會(huì)對(duì)雷電流的泄放造成影響，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的防雷效果。

③保護(hù)器應(yīng)當(dāng)與絕緣子采用并聯(lián)的方式連接，并且要確保周邊間隙均勻。

④在同一條線路上或是同一個(gè)桿塔上安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持同一電源方向。

⑤限流元件的接地引下線應(yīng)當(dāng)使用大于16mm2的銅芯線或是使用大于25mm2的鋁芯線;三相合并的接地線則應(yīng)當(dāng)使用大于50mm2的絕緣線、鋼絞線、鍍鋅鋼或是扁鋼;接地極可以使用角鋼，也可采用專用的接地極，同時(shí)，接地電阻必須控制在30Ω以下，若是在接地電阻相對(duì)較大的地區(qū)內(nèi)應(yīng)用，則應(yīng)當(dāng)構(gòu)建專用的接地網(wǎng)。

2.安裝步驟。為了確保該過(guò)電壓保護(hù)器的作用能夠得以最大程度地發(fā)揮，必須確保其安裝質(zhì)量，而合理的安裝步驟是保證質(zhì)量的關(guān)鍵之所在。在實(shí)際工程中，可按照以下步驟進(jìn)行安裝：

第一步：在停電安裝前做好接地工作。先打好接地極，并對(duì)其接地電阻進(jìn)行測(cè)試，若是超過(guò)30Ω，則應(yīng)當(dāng)增加一條并繼續(xù)向下打，直至接地電阻≤30Ω。當(dāng)接地極安裝完畢后，將接地線與之連接在一起;

第二步：在桿下降限流元件上端的螺栓擰下，并將引流環(huán)上的壓板定位釘按如定位孔當(dāng)中，隨后擰緊螺栓，再將限流元件牢靠固定在連接件上;

第三步：登桿安裝。先將絕緣子根部的螺母擰下，然后將過(guò)電壓保護(hù)器連接件的圓孔套入絕緣子根部的螺栓上，并確保引流環(huán)與導(dǎo)線之間距離在100±5mm;

第四步：將接地引下線與接地線連接在一起。

三、結(jié)論

綜上所述，10kV架空線路的雷擊斷線事故是較為嚴(yán)重的問(wèn)題之一，解決這一問(wèn)題較為有效的措施是加裝過(guò)電壓保護(hù)器。本文提出了一種BHQ—X12.7/36型過(guò)電壓保護(hù)器，并對(duì)其特點(diǎn)、性能以及設(shè)備的安裝進(jìn)行了論述。工程實(shí)踐表明，該過(guò)電壓保護(hù)器能夠?qū)?0kV架空線路起到有效的保護(hù)作用，可以進(jìn)一步減少雷擊斷線事故，具有一定的推廣使用價(jià)值。

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