冀中油田6kV 架空絕緣線路防雷技術措施

李仲昌(華北油田公司第五采油廠，河北 辛集 052360)

1 架空絕緣線路運行現(xiàn)狀分析

1.1 架空絕緣導線的優(yōu)點

架空絕緣導線和普通裸導線相比，提高了供配電系統(tǒng)的安全可靠性，降低了故障率，減少了人身觸電傷亡危險，減少了安全隱患，適宜在多樹木、重污染、多鳥害等地區(qū)使用。絕緣導線可以防止外物引起的相間短路，減少共桿線路作業(yè)時的停電次數(shù)，減少維護工作量，提高了線路的供電效率。絕緣架空導線與架空裸鋁線相比較，節(jié)約了架空線路所占用的空間，縮小了線路走廊，支持了城鄉(xiāng)的綠化工作，減少了線路沿線樹木的砍伐與修剪量。絕緣線路電抗約為普通裸導線路電抗的1/3，降低了電壓損失，節(jié)約了線路電能損失。提高了導線的抗氧化率，因而相應提高線路的使用壽命和配電可靠性。降低了對線路支持件的絕緣要求，提高同桿線路回路數(shù)，提高了線路利用率。由于線路技術狀況的提高，減少了維護、維修工作量，延長了檢修周期，減少了因檢修而停電的時間。

1.2 架空絕緣導線的缺點

高壓絕緣架空線的允許載流量比裸導線小，由于導線外部加了絕緣塑料層，致使導線的散熱變差，因此架空絕緣導線選取導線線徑橫截面積時，截面積要比平時加大一個等級。高壓絕緣架空線的線徑一般較大，又加上塑料外皮，線徑比同型截面鋼芯鋁絞線大，重量較重，對橫擔，電桿的承壓，抗拉性都比裸鋁線路要求更嚴格，必須提高等級。絕緣導線雖然有諸多優(yōu)點，但單位造價高于裸導線，經(jīng)濟型相對較差。架空絕緣線路與裸導線相比，發(fā)生斷線事故時，由于導線外部有絕緣層，落地后不能引起斷路器跳閘，在斷口處電流燃弧使絕緣皮燃燒，嚴重威脅電網(wǎng)的安全可靠運行，甚至致人傷亡。

1.3 架空絕緣線路雷擊斷線原因分析

采用架空絕緣導線雷擊絕緣導線時，雷電過電壓首先擊穿絕緣層進而引起絕緣子閃絡，被擊穿的絕緣層呈針孔狀，接續(xù)的工頻短路電流電弧受周圍絕緣層的阻凝，弧根只能在針孔處燃燒，在極短時間內(nèi)使導線被整齊的燒斷。在采用架空裸導線時，雷電過電壓引起絕緣子閃絡雷電過電壓引起閃絡，進而形成工頻續(xù)流電弧，在電磁力作用下沿著導線向背離電源方向移動，不會嚴重燒傷導線。

2 冀中油田6kV架空絕緣線路防雷必要性

6kV 配電網(wǎng)是油田企業(yè)電力系統(tǒng)重要組成部分，油氣生產(chǎn)屬于全天候連續(xù)生產(chǎn)，對供電可靠性的要求很高，雷擊造成一次瞬間停電可能只有幾秒鐘的時間，但是油井全面恢復生產(chǎn)需要幾天甚至更長的時間，嚴重時可能還會造成泵卡、死井等次生事故。

3 架空絕緣線路防雷規(guī)程

3.1 架空線路有關防雷設計規(guī)程

現(xiàn)行《10kV 及以下架空配電線路設計技術規(guī)程》(DL/T 5220—2005)涉及了防雷的有關內(nèi)容，“ 1-10kV 配電線路當采用絕緣導線時，宜有防雷措施，防雷措施應根據(jù)當?shù)乩纂娀顒忧闆r和實際運行經(jīng)驗確定”。對線路的防雷措施仍沒有明確的規(guī)范要求，也只對有避雷線的線路和無避雷線的線路的接地電阻及方式進行了明確的規(guī)范，并沒有規(guī)范采用避雷線和不采用避雷線的具體環(huán)境要求。

3.2 架空線路防雷技術簡介

架空配電線路防雷技術主要經(jīng)歷了管式防雷器、碳化硅避雷器、金屬氧化物避雷器。

氧化鋅避雷器具有優(yōu)異的伏安特性，是目前最先進防雷電器，泄漏電流只有50～150μA，在高電壓條件下，電阻率驟降，電阻小、殘壓低，可以泄放大量雷電流，電壓恢復正常范圍內(nèi)以后，電阻率也恢復到很高狀態(tài)。而脫離式和熱爆式氧化鋅避雷器在雷擊后可以使避雷器暫時脫離故障線路，使線路繼續(xù)安全運行，減少了線路停電次數(shù)和停電時間。

4 冀中油田架空絕緣線路防雷措施

參考國內(nèi)外絕緣導線防雷擊斷線的成功經(jīng)驗，結合油田6kV 架空絕緣線路的運行方式，根據(jù)絕緣導線雷擊斷線原理，可以將防范措施分為“堵塞”和“疏導”兩種。“堵塞”方式就是阻止雷擊閃絡后工頻續(xù)流起弧，“堵塞”方式防護效果好，但是這種方式增加了工程投資和施工難度?！笆鑼А狈绞骄褪菍⒐ゎl電弧弧根轉移到特制金具上燃燒，使導線不被電弧燒傷，“疏導”的方式操作簡單投資少，但局部裸露，存在密封和絕緣缺陷。

4.1 堵塞方式

增加桿塔、絕緣子或橫擔的絕緣等級來做到封堵，提高線路絕緣等級及耐雷水平，減低線路的建弧率而有效避免發(fā)生雷擊斷線事故，使工頻續(xù)流有足夠的時間和通道到線路避雷器處有效泄流入地。降低線路桿塔的接地電阻能有效的提高線路的耐雷水平，是一項基本的防雷措施。降低線路桿塔的接地電阻的方法主要是增加接地極的深埋和數(shù)量，對于接地電阻差的土壤采取換土和添加降阻劑等措施等。

(1)把全廠原6kV 線路運行的6kV 線路等級普通瓷質(zhì)絕緣子全部升級更換為10kV 線路等級硅膠合成絕緣子。由于合成絕緣子具有少維護等瓷質(zhì)絕緣子不具備的優(yōu)點，保證了線路的絕緣水平.

(2)在空曠地區(qū)的線路，附近沒有樹木、高大建筑物的遮蔽，絕緣導線容易遭受直擊雷并發(fā)生斷線故障，這些區(qū)域的絕緣導線全線每200m 處安裝脫離式的氧化鋅避雷器，并且將接地電阻降至10Ω 以下，目前運行效果良好。

(3)在樹林地區(qū)以及高大建筑和高壓線路附近的線路，由于樹木屏蔽作用，易發(fā)生感應雷過電壓，這些地區(qū)的線路每3個桿塔安裝1 組帶熱爆式脫離器的氧化鋅避雷器，并將接地電阻降至10Ω 以下。目前該措施已在虎16 絕緣架空線路使用，效果顯著。

(4)在變電站附近的線路，在變電站出線處安裝無間隙氧化鋅避雷器，配合熱爆式脫離器使用，戶外柱上開關、刀閘處雙側安裝避雷器，并將接地電阻降至10Ω 以下。

4.2 疏導方式

疏導方式就是疏通泄流—即在絕緣導線桿塔上安裝防雷裝置，將絕緣導線高電位引至防雷裝置處，并和橫擔、支柱絕緣子之間形成一個空氣間隙，當雷擊后過電壓擊穿空氣間隙并形成固定弧根進行燃燒釋放雷電過電壓能量，從而保護絕緣導線。

(1)在空曠地區(qū)的線路，線路遭受直擊雷的概率較大，這些區(qū)域的絕緣導線上全線安裝帶保護間隙的絕緣子和防弧金具，并且與繼電保護裝置配合，接地電阻降至10Ω 以下。目前該措施方法在我廠部分線路已經(jīng)使用，效果良好。

(2)在樹林地區(qū)的線路，由于樹木屏蔽作用，感應雷過電壓的概率很高，線路每2個桿塔安裝1 組保護間隙，接地電阻降至10Ω 以下，將絕緣子升級成PS15/500 絕緣子，提高耐雷水平。

方案一線路保護措施是安裝氧化鋅避雷器，根據(jù)線路所在區(qū)域的地理環(huán)境和雷擊的具體情況，選擇不同類型的避雷器，該方案防雷效果好，但投資較大。

方案二采用的保護措施安裝絕緣子并聯(lián)保護間隙，在線路的特殊位置(如開關兩側)需要安裝避雷器，該方案投資較小，但需要與繼電保護裝置配合使用。

5 結語

無間隙氧化鋅避雷器的響應速度最快，防雷效果最好，對雷電過電壓及其他類型的過電壓都有良好的抑制作用。缺點是氧化鋅元件承受工頻電壓，存在微小的泄漏電流，元件老化后可能會導致線路發(fā)生接地故障。

外串間隙的氧化鋅避雷器的防雷效果較好，但是防雷效果和響應速度不如無間隙避雷器。串聯(lián)間隙的作用是隔離工頻電壓，防止氧化鋅元件發(fā)生老化，并且避免避雷器引發(fā)接地故障。

保護間隙的放電電壓低于絕緣子的閃絡電壓，放電后形成的工頻電弧將在保護間隙之間燃燒，電弧弧根不會燒傷絕緣導線本身，但故障線路會出現(xiàn)短時的失壓現(xiàn)象。

降低接地電阻可以提高線路的耐雷水平，避雷器的接地電阻要求必須小于10 歐姆。

把“堵塞”和“疏導”型兩種思想的防雷保護方法很好地結合起來，根據(jù)線路電壓等級，系統(tǒng)運行方式、線路所經(jīng)地區(qū)的地形狀況，地質(zhì)狀況等多方面綜合分析，總結已取得的經(jīng)驗，采取綜合性的防雷措施，才能更好的達到減少線路雷擊跳閘故障，提高供電可靠性的目的。