架空輸配電線路中新型防雷絕緣子的運(yùn)用

陳志堅(jiān)

摘 要：架空輸配電線路的架設(shè)大多需要經(jīng)過(guò)高山、丘陵以及曠野等地方，并且會(huì)暴露在自然環(huán)境當(dāng)中，因此很容易受到雷擊產(chǎn)生斷線事故。為了保障配電網(wǎng)的運(yùn)行，需要采取相應(yīng)的防雷措施。本文針對(duì)架空輸配電線路當(dāng)中使用的新型防雷絕緣子的特性進(jìn)行了分析，并對(duì)其在配電線路當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希冀對(duì)同行們起到一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：輸配電線路；新型防雷絕緣子；運(yùn)用

0 引言

根據(jù)調(diào)查研究，我們可以知道供電過(guò)程中發(fā)生的事故，大部分都是雷擊產(chǎn)生的斷線以及跳閘事故，從而造成大量的電能損失，因此輸電線遭到雷擊時(shí)，不但會(huì)產(chǎn)生大量的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)產(chǎn)生不良的社會(huì)效果。

對(duì)于輸配電線路而言，雷電的危害不但會(huì)造成電網(wǎng)線路跳閘現(xiàn)象，還會(huì)引起絕緣導(dǎo)線斷線以及絕緣子閃絡(luò)。因此雷電給輸配電線路造成的影響不但會(huì)影響電力系統(tǒng)輸配電的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性，還會(huì)對(duì)人們的身體健康產(chǎn)生極大的影響。一旦出現(xiàn)惡劣的天氣，就需要進(jìn)行線路搶修，并因此支付巨大的經(jīng)濟(jì)成本。隨著我國(guó)配電線路的發(fā)展，傳統(tǒng)的絕緣導(dǎo)線存在著安裝工程復(fù)雜、線路投資成本大、絕緣層脆弱等問(wèn)題，因此一旦遇到雷電的襲擊，就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題?，F(xiàn)在的電力系統(tǒng)進(jìn)行輸配電時(shí)，使用的線路絕緣體的主體是絕緣子，并且對(duì)絕緣子的使用量很大。絕緣子的懸掛會(huì)使桿塔、導(dǎo)線以及大地之間保持絕緣。在實(shí)際的線路運(yùn)行過(guò)程中，絕緣子需要承受過(guò)電壓以及工作電壓的作用；此外，還需要承受導(dǎo)線水平荷載、垂直荷載、導(dǎo)線張力。絕緣子在使用的過(guò)程中，還會(huì)受到環(huán)境污染以及大氣條件變化的影響。為了確保輸配電線路在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性以及安全性，絕緣子需要具備良好的機(jī)械性以及足夠的絕緣性，因此開(kāi)發(fā)和研究新型的防雷絕緣子具有極其重要的作用和意義。

1 新型防雷絕緣子

新型的防雷絕緣子的種類(lèi)較多，具體的如表1所示：

1.1 防雷支柱絕緣子

防雷支柱絕緣子屬于特殊類(lèi)型的絕緣控件，可以在架空輸線電路當(dāng)中起到很重要的作用。防雷支柱絕緣子的主要組成有絕緣護(hù)罩、壓塊座、壓緊螺母、上金屬帽、引弧棒、下金屬腳、復(fù)合絕緣子以及絕緣套管等。防雷支柱絕緣子具有很高的絕緣性能以及較高的防污穢水平，因此主要適用在架空線路上邊的絕緣支撐。此外，防雷支柱絕緣子還可以防止瓷絕緣子炸毀、架空絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線以及降低雷擊跳閘產(chǎn)生的保護(hù)能力。防雷支柱絕緣子的主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）護(hù)罩材料選擇的是有機(jī)的復(fù)合材料，相比于電瓷絕緣子，該材料的絕緣性要更好一些，此外，還具有更好的阻燃性能以及抗老性能；

（2）防雷支柱絕緣子的機(jī)械性能更高，并且運(yùn)行的可靠性以及安全性更好。其內(nèi)部的環(huán)氧引拔棒具有較高的抗彎性高一級(jí)抗張性，相比于普通的鋼材，要好上2到3倍，相比于高強(qiáng)瓷要高8到10倍，因此其機(jī)械性能大大的提高了；

（3）防雷支柱絕緣子的低溫機(jī)械性能要更好一些，事實(shí)表明，在-40℃的環(huán)境下，相比于室溫條件，其彎曲破壞強(qiáng)度并沒(méi)有很明顯的改變；

（4）耐污染的性能比較優(yōu)良，通過(guò)對(duì)自然污穢以及人工污穢的試驗(yàn)，表明防雷支柱絕緣子的防污穢性能更高一些。

FEG類(lèi)型的防雷支柱絕緣子是一種新型的結(jié)合方式組合而成的產(chǎn)品，采用的是先堵塞然后再進(jìn)行疏通的設(shè)計(jì)方式，這樣增加了絕緣子的防污穢能力以及絕緣性能，因此很適合用在架空線路當(dāng)中，從而減少雷擊對(duì)架空線路的順利運(yùn)行。

1.2 懸式絕緣子

懸式絕緣子的組成主要是鐵帽、瓷件、石英砂膠合劑、鋼腳膠裝二層。懸掛式的絕緣子具有一定的抗污穢性能，因此適用于具有污穢的地方，普通類(lèi)型的懸式絕緣子也同樣可以用在普通的地方。這種類(lèi)型的絕緣子存在著體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)易、不易破碎以及方便適用等特點(diǎn)。此外，懸式絕緣子還可以用在搞機(jī)械負(fù)荷、緊湊型以及大跨距的線路。

1.3 針式絕緣子

針式絕緣子包含著機(jī)械性能、電氣性能以及熱性能等基本性能，除此之外，還具有一定的耐老化以及耐環(huán)境的性能。機(jī)械性能指的是在運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)線受到的張力、重力、風(fēng)力、絕緣子自重、覆冰重量以及其他的機(jī)械力量；電氣性能指的是絕緣子的閃絡(luò)性能；熱性能則主要是指受到溫度的變化時(shí)，產(chǎn)生的急變能力，即使是遇到幾次冷熱循環(huán)，也不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂的現(xiàn)象。

1.4 零值絕緣子

零值絕緣子是指線路運(yùn)行過(guò)程中絕緣子兩端電位的分布等于或者是接近零的絕緣子。低值或者是零值的絕緣子的影響：線路導(dǎo)線上的絕緣子一般會(huì)依賴(lài)于絕緣子串，此外，因?yàn)橹圃斓娜毕莼蛘呤峭饨绲挠绊?，絕緣性能會(huì)不斷的進(jìn)行劣化，隨著絕緣電阻值的降低，直到為零時(shí)，可以稱(chēng)為是零值或者是低值絕緣子。我們對(duì)電路檢測(cè)時(shí)，低值或者是零值的絕緣子所占的比例大約為9%。這對(duì)于線路的而言，提高了雷擊跳閘率。此外，絕緣子表面光滑，因此可以降低電線之間的容抗，進(jìn)而降低電流的損失。

1.5 玻璃絕緣子

玻璃絕緣子具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、機(jī)械性好、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。玻璃絕緣子的主要是由Si2O3、B2O3、SiO2等酸性的氧化物和K2O、Na2O等堿性的氧化物共同組成。玻璃絕緣子的主要優(yōu)點(diǎn)為：自潔能力好、主電容大、耐電弧性能好、耐污性好、穩(wěn)定性高一級(jí)機(jī)械性強(qiáng)度好。玻璃絕緣子自身的機(jī)械強(qiáng)度高達(dá)80～120MPa，相當(dāng)于陶瓷的2～3倍，因此玻璃絕緣子的耐擊穿性能、抗拉強(qiáng)度、耐電弧燒傷、耐震動(dòng)疲勞以及耐坑熱沖擊的能力都要比瓷絕緣子強(qiáng)。當(dāng)達(dá)到或者是低于零值時(shí)，玻璃絕緣子就會(huì)產(chǎn)生自爆，從而發(fā)現(xiàn)事故產(chǎn)生的隱患，并不需要進(jìn)行人工的檢測(cè)，因此具有很強(qiáng)的淘汰能力。

1.6 保護(hù)型絕緣子

保護(hù)型絕緣子主要包括復(fù)合絕緣子以及保護(hù)型金具組成，對(duì)于保護(hù)型的絕緣子在進(jìn)行防雷工作時(shí)，主要的作用為：通過(guò)增加絕緣子的放電距離，從而減少線路發(fā)生雷電閃絡(luò)的幾率；使用保護(hù)型的金具來(lái)把導(dǎo)線圍繞起來(lái)，從而產(chǎn)生厚實(shí)的保護(hù)部件，從而防止短路電弧根部產(chǎn)生的燃燒效應(yīng)。發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，電弧會(huì)在保護(hù)型金具比較厚實(shí)的位置燃燒，避免導(dǎo)線受到損傷。保護(hù)型的絕緣子在安裝方面，與傳統(tǒng)的絕緣子是相同的，但是還是要對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行處理。

1.7 復(fù)合絕緣子

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，復(fù)合絕緣子逐漸形成，其主要是用在高型的高壓電線連接的一段。復(fù)合絕緣子的主要作用是為了防止回流，支撐導(dǎo)線。復(fù)合絕緣子的優(yōu)點(diǎn)主要是重量輕，方便安裝、體積小，方便維護(hù)、抗震性能好、生產(chǎn)周期快、耐污性能好、質(zhì)量穩(wěn)定性高等。復(fù)合絕緣子的組成主要是兩部分的絕緣體，分別為護(hù)套和芯棒，同時(shí)配備了相應(yīng)的金屬附件。中間位置的復(fù)合棒芯為內(nèi)部的絕緣部分，利用玻璃纖維的材質(zhì)來(lái)增加樹(shù)脂棒的制作，使其強(qiáng)度成為鋼材的2倍，利用玻璃當(dāng)作芯棒，具有比較高的耐腐蝕性能。

1.8 防繞擊措施

（1）減小避雷線的保護(hù)角是預(yù)防繞擊的主要措施之一。對(duì)于新設(shè)計(jì)線路，在雷電活動(dòng)較強(qiáng)的山區(qū)線路應(yīng)采用較小的保護(hù)角或負(fù)保護(hù)角。

（2）在桿塔或地線上安裝防繞擊避雷針針，以防護(hù)進(jìn)入桿塔側(cè)面避雷線屏蔽失效區(qū)的低空雷電先導(dǎo)，補(bǔ)充避雷線屏蔽的不足。

（3）增加桿塔絕緣。線路繞擊耐雷水平與線路絕緣的50%放電電壓密切相關(guān)，其表達(dá)式是I=2U50%/Z，式中I是能引起繞擊的最小雷電流；Z是線路波阻抗。從式中可看出，增加線路絕緣（如增加絕緣子片數(shù)）對(duì)減少繞擊數(shù)是有利的。

（4）線路型氧化鋅避雷器。但線路避雷器價(jià)格高、運(yùn)行維護(hù)工作量大。因此，在使用線路避雷器作為防雷手段時(shí)，一般選擇在土壤電阻率高、降阻困難線段，且應(yīng)根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)在雷擊易閃桿塔安裝，切實(shí)起到防雷作用。線路避雷器既可防反擊又可防繞擊。

1.9 防反擊措施

（1）降低桿塔接地電阻是預(yù)防反擊的主要措施之一。

（2）架設(shè)耦合地線。架設(shè)耦合地線能在雷擊桿塔時(shí)起分流作用和耦合作用，降低桿塔絕緣子串上承受的電壓，提高線路的耐雷水平。

（3）線路型氧化鋅避雷器。

（4）增加桿塔絕緣。

（5）安裝可控放電避雷針。

2 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)絕緣子的特性，不同的絕緣子具有不同優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此具有自己的適用環(huán)境。在進(jìn)行防雷工作時(shí)，需要依據(jù)架空輸配電線路的具體特點(diǎn)進(jìn)行分析，從而選擇最為合適的絕緣子類(lèi)型。隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，絕緣子的使用要順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展方向，從而為電力市場(chǎng)提供最為完善、先進(jìn)的構(gòu)件，進(jìn)而避免雷擊對(duì)電力架空輸配電線路的影響。

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（作者單位：湖南省電網(wǎng)工程公司）