配電網(wǎng)架空線路并聯(lián)可調(diào)間隙保護(hù)裝置研究

林清

摘 要：與輸電線路相比較，配電線路的電壓低，所以，配電網(wǎng)一般會使用安裝避雷器或加強(qiáng)絕緣的方法進(jìn)行防雷，而并非是用耦合地線、架設(shè)避雷線的方式。其采用的這兩種方法都有著局限性，如果配電網(wǎng)架空線路受到雷擊，就可能會導(dǎo)致短線、絕緣子損壞而使裸導(dǎo)線落在橫擔(dān)上，從而引起事故的發(fā)生。本篇論文對配電網(wǎng)架空線路的并聯(lián)可調(diào)間隙保護(hù)裝置作了研究。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；架空線路；并聯(lián)；可調(diào)間隙；保護(hù)裝置

目前的配電網(wǎng)架空線路，絕緣水平較低，不僅受到雷擊時會發(fā)生事故，感應(yīng)雷的過電壓也會發(fā)生雷害事故，安裝避雷器或加強(qiáng)絕緣的方法并不能起到有效的保護(hù)作用。而并聯(lián)可調(diào)間隙保護(hù)裝置是一種簡單、實(shí)用的輸電線路防雷技術(shù)。

1 可調(diào)間隙保護(hù)裝置對線路的影響

沒有安裝可調(diào)間隙保護(hù)裝置的配電架空線路，在桿塔受到雷擊時，如果其承受的過電壓值超過了絕緣子50%沖擊擊穿電壓，就會發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。相對，安裝了可調(diào)間隙保護(hù)裝置的配電架空線路，在發(fā)生同樣的情況時，只要過電壓值小于保護(hù)間隙的一半，就不會發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。

安裝了可調(diào)間隙保護(hù)裝置后，由于部分爬距被短接了，使建弧率提升、線路擊穿電壓下降，因此跳閘率得到了提高，線路耐雷水平下降，但是仍在可以接受的范圍之內(nèi)。通過增添絕緣子的片數(shù)等方法，提高絕緣子串的絕緣水平，既可以減小裝置對跳閘率和線路防雷水平的影響，又可以保證裝置保護(hù)的效果。

2 可調(diào)間隙保護(hù)裝置的構(gòu)成

絕緣子串、導(dǎo)線側(cè)電極和接地側(cè)電極構(gòu)成了并聯(lián)可調(diào)間隙保護(hù)系統(tǒng)。其具體的組成是：在絕緣子串的兩端連接上導(dǎo)線側(cè)電極和接地側(cè)電極，在導(dǎo)線側(cè)電極和接地側(cè)電極之間構(gòu)成以空氣為絕緣介質(zhì)并與絕緣子串并聯(lián)的保護(hù)間隙，并使保護(hù)間隙的長度小于絕緣子串的串長，在配電網(wǎng)架空線路在受到雷擊時，并聯(lián)間隙中會形成放電通道。

裝置是由可調(diào)固定支架、接地球形電極、導(dǎo)線球形電極和固定金具構(gòu)成的。導(dǎo)線固定住上下固定金具并連接導(dǎo)線球形電極，導(dǎo)線與固定線夾連接了接線球形電極，通過可調(diào)固定支架，接地球形電極支撐于線路橫擔(dān)上，并保持接地。可以通過調(diào)整螺絲調(diào)整間隙的大小，從而使放電電壓保持低于雷擊擊穿電壓的狀態(tài)。

3 可調(diào)間隙保護(hù)裝置的原理

在絕緣子串旁邊講一對金屬電極并聯(lián)，構(gòu)成保護(hù)間隙，依據(jù)絕緣子50%雷擊擊穿電壓的實(shí)驗(yàn)值，通過調(diào)整螺絲調(diào)整間隙的大小，使該裝置的間隙放電電壓保持低于絕緣子串的放電電壓，根據(jù)實(shí)際情況，對上下間隙的大小進(jìn)行調(diào)整，從而有效地保護(hù)了絕緣子串和輸電線路。

4 可調(diào)間隙保護(hù)裝置的實(shí)驗(yàn)

4.1 伏秒特性實(shí)驗(yàn)

因?yàn)殚g隙擊穿存在延時現(xiàn)象，而雷電沖擊電壓持續(xù)的時間比較短，所以只靠沖擊擊穿電壓來表現(xiàn)擊穿電壓的特征是不夠的。

實(shí)驗(yàn)步驟：保持沖擊電壓的波形不變、放電間隙的距離不變，逐漸提升電壓，使空氣間隙發(fā)生擊穿現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)過程中，記錄下?lián)舸r間、擊穿電壓峰值與電壓的波形。下面列出的是以P15型絕緣子為對象的伏秒特性實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。

安裝可調(diào)間隙保護(hù)裝置的絕緣子：

放電路徑：間歇性放電；擊穿電壓峰值（kV）：122.1、129.2、141.2、179.9、201.1、226.7；對應(yīng)擊穿時間（s）：8.90、4.60、2.93、1.76、1.32、1.13s。

未安裝可調(diào)間隙保護(hù)裝置的絕緣子：

放電路徑：沿絕緣子表面而閃絡(luò)；擊穿電壓峰值（kV）：122.5、129.7、136.9、179.9、198.8、227.1；對應(yīng)擊穿時間（s）：11.20、7.40、3.75、2.07、1.53、1.35。

由以上的數(shù)據(jù)可以看出，安裝可調(diào)間隙保護(hù)裝置后，線路有50%電壓下降了大約10%，放電路徑在球形電極之內(nèi)，絕緣子與可調(diào)間隙保護(hù)裝置構(gòu)成了很好的配合，擁有良好的引雷效果，有效地避免了絕緣子的炸裂、損壞，從而降低了由于雷擊事故造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

4.2 放電實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)實(shí)發(fā)生的雷擊事故中，有80%以上的負(fù)極性雷電，所以，在這個實(shí)驗(yàn)之中，采用的是負(fù)極性雷電波。

本次試驗(yàn)采用的是內(nèi)插法，在每一個電壓等級下對絕緣子重復(fù)做十二次的沖擊電壓實(shí)驗(yàn)，從而得到絕緣子的50%雷電放電電壓。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，保持雷電的沖擊電壓不變，只調(diào)整間隙的大小，利用內(nèi)插法找出雷電沖擊電壓峰值的大小是該裝置放電概率是50%的間隙寬度。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

對象：未安裝可調(diào)間隙保護(hù)裝置；放電路徑：絕緣子表面；沖擊電壓發(fā)生每級電壓（kV.級）：14.0、15.0、16.0、17.0、18.0、18.5、19.0、20.0、21.0；沖擊電壓峰值：106.4、114.3、122.6、129.2、136.9、141.7、145.7、152.2、160.3；絕緣子閃絡(luò)概率（%）：0.0、0.0、8.3、8.3、25.0、33.3、41.6、75.0、100.0。

通過對實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得出P15型絕緣子的50%雷電沖擊電壓為15.2乘以50%-41.6%加上145.4乘以75%-50%的和，再除以75%-41.6%，等于147.1kV。由87.5乘以50%-33.3%加上85乘以83.3%-50%的和，再除以83.3%-33.3%，可以得出間隙距離為85.8mm。

將間隙距離調(diào)整為85.8mm后，通過對其施加不同的電壓，可以發(fā)現(xiàn)，安裝了可調(diào)間隙保護(hù)裝置之后，電弧放電的路徑在保護(hù)了球形電極之后，會自動的熄滅。由此，可以明確安裝可調(diào)間隙保護(hù)裝置可以引導(dǎo)雷電流入地面，從而起到保護(hù)配電線路的作用。

5 結(jié)語

綜上所述，本文對可調(diào)間隙保護(hù)裝置對配電網(wǎng)架空線路的影響、構(gòu)成及工作原理進(jìn)行分析，并通過伏秒特性實(shí)驗(yàn)和放電實(shí)驗(yàn)，得出了如下結(jié)果：安裝可調(diào)間隙保護(hù)裝置能夠保護(hù)配電網(wǎng)的架空線路，減少裝置對線路的跳閘率和耐雷水平的影響，也可以降低雷擊斷線事故發(fā)生的概率，從而可以減少因此類事故帶來的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。希望本文能對深受雷擊斷線事故困擾的地方和人員有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉源，彭利強(qiáng)，王偉平，李景祿.配電網(wǎng)架空線路并聯(lián)可調(diào)間隙保護(hù)裝置研究[J].高壓電器，2011（04）：47-51.

[2]滿超楠，楊帥崢，周琳，李既明，鄭暉，于丹紅.基于保護(hù)間隙的配電網(wǎng)差異性綜合防雷保護(hù)[J].電瓷避雷器，2013（01）：64-67+73.