架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線故障的技術(shù)措施

詹柏榮

引言

架空絕緣導(dǎo)線不斷出現(xiàn)遭受雷擊而產(chǎn)生斷線事故的情況，使得配電線路的安全運(yùn)行受到威脅，這種情況已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者及專業(yè)技術(shù)人員極大的關(guān)注，對(duì)架空絕緣導(dǎo)線遭受雷擊發(fā)生斷線事故的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，了解掌握絕緣導(dǎo)線防止遭受雷擊出現(xiàn)斷線的故障，及時(shí)將雷電流導(dǎo)致出現(xiàn)的工頻續(xù)流及時(shí)切斷，進(jìn)而能夠從根本上避免導(dǎo)線遭雷擊。另外，通過深入探究防止出現(xiàn)雷擊斷線故障的技術(shù)措施，常見措施主要包括應(yīng)用防護(hù)金具、安裝架空避雷線、鉗位絕緣子以及避雷器等工具，另外也可采取提高導(dǎo)線絕緣水平、延長(zhǎng)閃絡(luò)路徑、限流消弧角以及采用過電壓保護(hù)器等這些技術(shù)措施，從而加深對(duì)防雷擊技術(shù)的認(rèn)識(shí)和掌握程度，以便選用合理有效的技術(shù)措施來增強(qiáng)配電線路的安全性和穩(wěn)定性。

一、分析絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的原因

架空絕緣導(dǎo)線自身具備的雷擊耐受性與架空裸導(dǎo)線具備的物理特性存在較大不同，感應(yīng)雷或者直擊雷經(jīng)過電壓能夠在裸導(dǎo)線上發(fā)揮出作用，進(jìn)而會(huì)使絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)，在該種情況下，電磁力會(huì)給連續(xù)性工頻電流電弧產(chǎn)生作用，使其沿著與電源、裸導(dǎo)線相反方向持續(xù)、快速的移動(dòng)，但電弧根被固定至裸導(dǎo)線表面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，跟隨者弧根，弧腹朝前運(yùn)動(dòng);與此同時(shí)，熱應(yīng)力也會(huì)對(duì)弧腹產(chǎn)生作用，使其朝上空方向漂浮。通過對(duì)電弧溫度的分布特點(diǎn)進(jìn)行分析，和其他部位相比，電弧弧根溫度較高，會(huì)給導(dǎo)線帶來嚴(yán)重?fù)p傷;相對(duì)來說，弧腹溫度較低，通常情況下不會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線燒損的情況。直擊雷或者是感應(yīng)雷經(jīng)由電壓在絕緣導(dǎo)線上發(fā)生作用時(shí)，當(dāng)雷電幅值達(dá)到最大狀態(tài)，那么在電壓下，能夠在同一時(shí)刻，使絕緣導(dǎo)線的絕緣層、絕緣子被擊穿，并出現(xiàn)閃絡(luò)，所被擊穿的絕緣層主要為針孔狀。另外，電弧周圍存在的絕緣層能夠給續(xù)連工頻續(xù)流電弧產(chǎn)生阻滯，使其不能快速、連續(xù)移動(dòng)，且弧根固定至針孔位置會(huì)出現(xiàn)燃燒，在較短時(shí)間內(nèi)快速、整齊的燒斷絕緣導(dǎo)線。一般情況下，被燒斷的絕緣導(dǎo)線，主要處于絕緣子附近，范圍約10～40cm;也可能出現(xiàn)在耐張和支出搭頭位置，該范圍內(nèi)的導(dǎo)線絕緣性能較差。

二、解決絕緣導(dǎo)線雷擊斷線故障的技術(shù)措施探討

以上部分對(duì)絕緣導(dǎo)線受到雷擊后出現(xiàn)斷線的原因進(jìn)行探討，了解到通過應(yīng)用及時(shí)切斷雷電流導(dǎo)致出現(xiàn)的工頻續(xù)流措施，就能夠有效防止絕緣導(dǎo)線遭受雷擊出現(xiàn)斷線故障的情況，且可將該措施作為從根本上避免導(dǎo)線遭雷擊的有效方法。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外防止導(dǎo)線遭雷擊的處理措施進(jìn)行探討，常用技術(shù)措施主要為疏導(dǎo)、堵塞，以下對(duì)兩種技術(shù)措施進(jìn)行詳細(xì)探討：

2.1疏導(dǎo)。疏導(dǎo)指的是對(duì)絕緣子周圍絕緣導(dǎo)線局部位置實(shí)施裸線化處理后，將其固定至某種特制金具上燃燒或者對(duì)工頻電弧弧根進(jìn)行轉(zhuǎn)移，這樣能夠極大防止導(dǎo)線被燒傷。如芬蘭國(guó)家采用閃絡(luò)保護(hù)型的線夾，剝離絕緣子和導(dǎo)線交接處的絕緣層將其安裝于此處;美國(guó)、瑞典等國(guó)家剝離位于絕緣子兩側(cè)的部分絕緣導(dǎo)線并在此處增設(shè)防弧線夾。

2.2堵塞。堵塞指的是通過限制雷擊經(jīng)電壓產(chǎn)生的幅值，且經(jīng)雷擊閃絡(luò)后，給工頻續(xù)流起弧情況帶來限制，從根本上排除引起導(dǎo)線燒損因素。目前，國(guó)內(nèi)、外所應(yīng)用的防止導(dǎo)線遭受雷擊出現(xiàn)斷線故障措施主要包括安裝防護(hù)金具、架空避雷線、安裝避雷器以及提升導(dǎo)線的絕緣水平，限流消弧角以及采用過電壓保護(hù)器等，這些技術(shù)措施的應(yīng)用都能夠防止雷擊造成斷線問題，具有不同的優(yōu)勢(shì)和局限性。

（1）安裝防護(hù)工具。輻射型的線路，應(yīng)將從絕緣子的軸線開始到其負(fù)荷側(cè)100至150毫米的絕緣層剝離，于剝離部分負(fù)荷側(cè)端部放置厚重的鋁合金線夾，當(dāng)絕緣子因雷擊發(fā)生閃絡(luò)之后，電動(dòng)力作用于工頻續(xù)流電弧并使其順著被剝離導(dǎo)線方向，快速朝防弧線夾位置移動(dòng)，且還能夠有效固定電弧弧根，使其在防護(hù)線夾位置進(jìn)行燃燒。如為環(huán)網(wǎng)線路，則剝離100～150mm長(zhǎng)度的絕緣子兩側(cè)導(dǎo)線絕緣層，在剝離部分兩側(cè)端部增加防弧線夾，一旦絕緣子受到雷擊出現(xiàn)閃絡(luò)，電動(dòng)力作用于工頻續(xù)流電弧并使其順著被剝離導(dǎo)線段朝防弧線夾位置快速移動(dòng)，并在防弧線夾位置有效固定電弧弧根位置燃燒。這種方式具有操作簡(jiǎn)便、投入成本少，防止導(dǎo)線因雷擊而發(fā)生斷線等的優(yōu)點(diǎn)，但是該方式需要破壞導(dǎo)線絕緣層的完整性，且在導(dǎo)線經(jīng)過雷擊之后須將燒傷破損的防護(hù)金具更換掉。

（2）架空避雷線。架空避雷線作用的原理為將幅值夠高的雷電過電壓后將其成功轉(zhuǎn)化為電流，然后再經(jīng)過桿塔低的接地電阻，使其順利排泄出去，進(jìn)而能夠大大降低雷電過電壓，進(jìn)而有效保障導(dǎo)線避免遭雷擊斷線。該種措施主要應(yīng)用至高絕緣水平的110kv或者110kv以上電壓等級(jí)的送電線路中。由于10kv配電網(wǎng)絕緣水平較差，架空雷擊地線之后很容易發(fā)生反擊閃絡(luò)的情況，因而仍會(huì)出現(xiàn)工頻續(xù)流將導(dǎo)線燒損的現(xiàn)象，且其安裝需要投入較大的成本。

（3）安裝避雷器。在架空絕緣線路上安裝防護(hù)雷擊過電壓避雷器的方法應(yīng)用較為廣泛。主要將避雷器應(yīng)用到給輸配電線路產(chǎn)生限制所傳出的雷電過電壓中，也可將其應(yīng)用到由于操作導(dǎo)致線路內(nèi)部過電壓的電氣設(shè)備中，本質(zhì)上，避雷器屬于一種放電器，運(yùn)用中主要和被保護(hù)設(shè)備相聯(lián)合，應(yīng)用于被保護(hù)設(shè)備周圍線路。如電路電壓較避雷器電壓高，那么避雷器能夠立刻將電流釋放出來，從而使過電壓得到限制，使其他有關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備避免遭受燒傷，它的主要作用是通過對(duì)雷電放出的電能量進(jìn)行吸收，使過電壓得到限制，最終起到較好地保護(hù)導(dǎo)線作用。有研究指出，安裝避雷器時(shí)，其安裝密度與雷電感應(yīng)的過電壓限制水平兩者呈正比的關(guān)系，避雷器密度越高其限制水平也就越高，因此若要更好地使配電線路免于雷擊斷線故障，應(yīng)在每個(gè)桿塔的每個(gè)方向安裝避雷器，這樣極大地減少了雷擊事故的發(fā)生，然而這會(huì)增加施工的復(fù)雜程度以及增大投入成本，按照實(shí)際情況最恰當(dāng)?shù)氖窃谂潆娋€路每隔200至300米處安裝一組避雷器，一般常選用復(fù)合外套的避雷器。

（4）提高絕緣水平。適當(dāng)提升絕緣水平，能夠降低線路的雷擊閃絡(luò)次數(shù)，從而減少雷擊斷線故障的發(fā)生。常用方法為使用絕緣橫擔(dān)或者增加配網(wǎng)絕緣子片數(shù)法，充分應(yīng)用絕緣導(dǎo)線絕緣子沖擊耐雷絕緣水平和自身具備的絕緣水平，能夠大大降低感應(yīng)過電壓導(dǎo)致出現(xiàn)的雷擊閃絡(luò)情況，并降低線路雷擊跳閘率。

三、結(jié)束語

由于近幾年雷擊斷線事故的發(fā)生幾率不斷增高，對(duì)配電線路進(jìn)行安全穩(wěn)定的運(yùn)行受到了嚴(yán)重的威脅，這種情況已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者及專業(yè)技術(shù)人員極大的關(guān)注，并就與此相關(guān)的問題進(jìn)行了大量的研究實(shí)驗(yàn)及技術(shù)的研發(fā)，國(guó)內(nèi)外為防止導(dǎo)線遭受雷擊發(fā)生斷線故障采用了多項(xiàng)技術(shù)措施，其中運(yùn)用十分廣泛的技術(shù)措施主要為安裝防護(hù)工具、安裝架空避雷線、延長(zhǎng)閃絡(luò)路徑、安裝避雷器與鉗位絕緣子、提高導(dǎo)線絕緣水平、限流消弧角以及采用過電壓保護(hù)器等，這些技術(shù)措施的應(yīng)用都能夠防止雷擊造成斷線問題，具有不同的優(yōu)勢(shì)和局限性。