線路避雷器與絕緣子串間的絕緣配合問題探討

陳虹希

摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對電能的需求在不斷增加，這給電能的運輸增加了負(fù)擔(dān)。輸電線路是電網(wǎng)系統(tǒng)的重要部分，承擔(dān)著為用戶輸送穩(wěn)定、安全電能的作用。如何讓輸電線路能夠安全穩(wěn)定的運行，這是非常重要的問題。對于輸電線路的絕緣，可以安裝避雷器和絕緣子串，能夠保證輸電線路的電壓在受到雷擊后依然得到有效控制，提升線路的絕緣性，避免因雷擊而跳閘，穩(wěn)定線路的供電性能。

關(guān)鍵詞：線路避雷器；絕緣子串；絕緣配合

一、前言

隨著社會對用電質(zhì)量的不斷提高，人們對供電線路的建設(shè)也在不斷加大。但供電線路的可靠性沒有得到有效保障，經(jīng)常發(fā)生因雷擊而導(dǎo)致輸電線路跳閘的事故，有50%以上的閃絡(luò)事故因雷擊所致，嚴(yán)重影響了電線網(wǎng)路的安全運行，使廣大客戶的用電收到了干擾 [1]。如何才能夠讓輸電線路的可靠性得到提升呢？此時，可以安裝線路避雷器和絕緣子串，只有這樣才能讓輸電線路的絕緣性得到增加，提升耐雷水平，進而降低雷電事故所導(dǎo)致的跳閘事故。安裝線路避雷器后，可以讓跳閘率、閃絡(luò)事故的發(fā)生概率大大降低，這比使用屏蔽導(dǎo)線、地接地電阻、不平衡絕緣等有更好的絕緣效果[2]。

二、線路問題概況

在5月11日凌晨2點左右，新圩地區(qū)110kV荔林變電站10kV新圩線接地出現(xiàn)告警，需要手動斷開解決。2點20分左右，變電站又收到了10kV新圩線虎地路坎支線斷線的報障電話。當(dāng)值運行人員趕往現(xiàn)場，確認(rèn)10kV新圩線虎地路坎支線#9桿A相瓷瓶炸裂斷線， 2時36分?jǐn)嚅_10kV新圩線143T2開關(guān)隔離故障區(qū)域，非故障區(qū)線路恢復(fù)送電。9時45分搶修完畢， 9時48分故障區(qū)域恢復(fù)送電。導(dǎo)致故障的原因是：該線路5月11日前遭受過雷擊，瓷瓶絕緣下降，當(dāng)下降到臨界值以下后導(dǎo)線通過瓷瓶對鐵橫擔(dān)放電，瓷瓶無法承受高溫炸裂并引起斷線，裸導(dǎo)線掉落地面引起線路單相接地。

三、避雷器的研發(fā)和安裝現(xiàn)狀

線路避雷器在我國已經(jīng)能夠大量生產(chǎn)，技術(shù)性達(dá)到了國家先進水平。同國外的避雷器產(chǎn)品相比，國產(chǎn)的避雷器在技術(shù)水平、工藝水平、產(chǎn)品設(shè)計、外觀質(zhì)量都有了很大提高，而防漏氣、防潮、液體硅橡膠自動成型等技術(shù)甚至更為先進。

雖然我國生產(chǎn)的線性避雷器性能較為優(yōu)越，但在實際的線路安裝中依然存在著一定的問題。特別是雷擊嚴(yán)重的區(qū)域，為了保證線路的安全運行，需要加強線路的防雷性能。加裝避雷器雖然可以提高線路的耐雷水平，但輸電線路多處于郊外，環(huán)境條件比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)老化、雷擊等問題，導(dǎo)致線路避雷器出現(xiàn)故障。為了解決問題，應(yīng)該在輸電線路上合理安裝線路避雷器，同時加裝絕緣子串以提升絕緣性能。

新圩線虎地路坎支線#9桿安裝的A相瓷瓶炸裂斷線，導(dǎo)致線路出現(xiàn)故障。經(jīng)過巡檢排查，發(fā)現(xiàn)因雷擊造成瓷瓶炸裂，導(dǎo)線掉落地面形成單向接地而出現(xiàn)跳閘斷電。

四、輸電線路跳閘的概率

在輸電線路受到雷擊時，會因產(chǎn)生的電流超過額定電流而損壞避雷器，輸電線路為了保證供電安全行，會自動發(fā)生跳閘。如何計算輸電線路受雷擊后的跳閘次數(shù)呢？可以利用N=JP（IM）（1-PS）的計算公式，。[3]在公式中，J=0.6HL/100T，代表著輸電線路的耐雷水平系數(shù)，H是導(dǎo)線的等值高度，L為導(dǎo)線的長度，T是年雷電小時數(shù)，P（IM）為雷電流概率，PS為自跳閘率。由于輸電線路多架設(shè)在高空中，很容易受到雷電的打擊，為此，需要在輸電線路上按照避雷器或使用架空地線等。 [4]。當(dāng)年雷電小時數(shù)為30h/a時，可以用下表表示輸電線路的跳閘率：

一般情況下，可以在輸電線路的塔桿上加裝一組避雷器，使雷擊后的跳閘率降低。根據(jù)加裝避雷器的距離不同，降低跳閘率的概率也不同。如果每2km加裝一組，會讓線路的跳閘概率降低到50%。但實際情況和理論情況不同，和實際雷電流的波頭有關(guān)。如果雷電的電流波長較短，就會只作用在一個桿塔上，并不需要線路避雷器起作用；但雷電的電流波長較長時，會作用到多個桿塔，此時就需要避雷器的保護了。為了讓線路的防雷效果達(dá)到最好，需要在線路最容易收到雷擊的桿塔上安裝避雷器。

為了提高輸電線路的利用率，需要使用架空線路。在線路上架設(shè)架空地線，能夠讓雷電擊在架空地線上，這樣就不會使輸電線路直接收到雷電的威脅。架空地線收到雷擊后，會直接將電流傳入大地，只有很少部分電流通過避雷器傳輸?shù)捷旊娋€路上，對線路造成的影響降低了。

五、線路避雷器防雷可靠性分析

對于輸電線路上所安裝的避雷器，一般可分為兩種，一種是帶串聯(lián)間隙的避雷器，一種是無間隙的避雷器。如果輸電線路使用帶串聯(lián)間隙的線路避雷器，此時避雷器上帶有的串聯(lián)間隙能夠形成隔離效果，讓避雷器不承受線路過高的電壓，本體故障也不會對線路運行造成隱患。需要對無間隙避雷器進行重點關(guān)注。如何提升避雷器的可靠性？可以讓絕緣子串的雷電沖擊閃絡(luò)電壓比避雷器的雷電沖擊放電電壓高。當(dāng)前者50%的電壓比后者50%的電壓高時，就能相互間形成配合，可以起到有效的避雷作用。

輸電線路上出現(xiàn)的自恢復(fù)性絕緣的破壞性放電，其放電電壓服從正態(tài)分布。如果線路收到了雷擊后，形成的放電電壓為U～N（U50，σ2），σ=3%U50。

對于輸電線路上的絕緣子串，可以通過UI～N（UI50，，0.032UI502）計算其閃絡(luò)電壓，其中閃絡(luò)電壓為UI，50%閃絡(luò)電壓為UI50。通過絕緣子串的閃絡(luò)電壓來計算線路避雷器的放電電壓，根據(jù)相關(guān)公式UM～N（UM50，0.032UM502），最后可得到相應(yīng)的電壓結(jié)果，其中避雷器放電電壓為UM，50%放電電壓為UM50。

如果線路受到雷電的打擊，UMUI，則保護作用失效。

六、如何解決線路避雷器和絕緣子串產(chǎn)生的問題

在輸電線路上安裝線路避雷器和絕緣子串，需要解決絕緣配合問題。由于長時間運行，經(jīng)過外界因素的影響，會造成線路避雷器和絕緣子串的老化和損壞，甚至出現(xiàn)脫落、碎裂等情況。在新圩線虎地路坎支線#9桿A相瓷瓶由于老化，其絕緣性下降，當(dāng)下降到臨界值以下后，導(dǎo)線通過瓷瓶對鐵橫擔(dān)放電，瓷瓶無法承受高溫炸裂并引起斷線，裸導(dǎo)線掉落地面引起線路單相接地。

在采用線路避雷器和絕緣子串時，為避免問題發(fā)生，需要及時發(fā)現(xiàn)問題的原因，并采取積極的解決措施。在這次新圩線虎地路坎支線斷線問題中，應(yīng)該發(fā)現(xiàn)，線路建造時批次瓷瓶質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，同時電力部門的運維不到位，沒有及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷并進行更換。為了避免后續(xù)問題的發(fā)生，應(yīng)對該線路的線路避雷器和絕緣子串進行嚴(yán)格排查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不符合要求的設(shè)備應(yīng)及時更換。需要在雷雨過后加強巡視線路，結(jié)合測溫及時發(fā)現(xiàn)故障苗頭，避免事故的發(fā)生。

七、結(jié)束語

輸電線路為國家的電能傳輸做出了巨大貢獻(xiàn)，在電力系統(tǒng)中占據(jù)著不可替代的作用。為了滿足社會對電能的需求，要保證輸電線路運行的可靠性和穩(wěn)定性。由于雷擊事件給輸電線路造成的故障較多，嚴(yán)重影響了輸電線路的正常運行，因此需要安裝線路避電器、絕緣子串等設(shè)備，提高線路的抗雷性，降低雷擊引起的跳閘次數(shù)。當(dāng)做好線路避雷器和絕緣子串的絕緣配合工作時，就能夠保證輸電線路的避雷性能，讓輸電線路安全、穩(wěn)定地運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡大明，彌璞.線路避雷器應(yīng)用情況分析和新型線路避雷器的設(shè)想[J].高壓電器，2005，41（1）：59-61.

[2]Ishida K，Dokai K，Isozaki T，et al.Development of a 500 kV transmission line arrester and its characteristics[J].IEEE Trans on Power Delivery，1992，7（3）：1265-1268.

[3]解廣潤.電力系統(tǒng)過電壓[M].北京：水利電力出版社，1985.

[4]詹花茂，李成榕，陳秀娟，等.采用MOA的輸電線路雷電響應(yīng)分析模型[J].高電壓技術(shù)，2004，30（8）：1-2.

[5]DL/T620-1997，交流電氣裝置過電壓特性及絕緣配合[S]，1997.

[6]JB/T10497-2005，交流輸電線路用有串聯(lián)間隙復(fù)合外套金屬氧化物避雷器[S]，2005.