探討10kV架空絕緣導線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)的防護措施


廣東佛山電力設計院 (528000) 練振輝

民居與雷擊

為了減少樹(shù)枝、鳥(niǎo)類(lèi)等外物引起架空裸線(xiàn)的故障、減小停電時(shí)間、提高供電可靠性，佛山電力局從1999年開(kāi)始使用10kV架空絕緣導線(xiàn)。從運行情況看，確實(shí)達到了預期的效果。但是，也帶來(lái)了一些新的技術(shù)問(wèn)題，主要是雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題十分突出。在已架設的20條架空絕緣線(xiàn)路中，在兩年時(shí)間內已有7條線(xiàn)路受到雷擊而斷線(xiàn)。因此，為確保架空絕緣配電網(wǎng)的安全運行，必須妥善解決雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題。

一、架空絕緣導線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)的機理

架空絕緣導線(xiàn)的雷擊耐受特性與架空裸導線(xiàn)的物理特性明顯不同：當直擊雷或感應雷過(guò)電壓作用于裸導線(xiàn)引起絕緣子閃絡(luò )時(shí)，接續的工頻短路電流電弧在電動(dòng)力的作用下沿著(zhù)導線(xiàn)向背離電源方向移動(dòng)，并在工頻續流燒斷導線(xiàn)或損壞絕緣子之前引起斷路器動(dòng)作，切斷電??；對于架空絕緣導線(xiàn)，在雷擊過(guò)電壓閃絡(luò )時(shí)，瞬間電弧的電流很大但時(shí)間很短，僅在架空絕緣導線(xiàn)絕緣層上形成擊穿孔，不會(huì )燒斷導線(xiàn)。但是，當雷電過(guò)電壓閃絡(luò )，特別是在兩相或三相(不一定是在同一桿、塔上)之間閃絡(luò )而形成金屬性短路通道，會(huì )引起數千安培工頻續流，電弧能量將驟增，此時(shí)，由于架空絕緣導線(xiàn)絕緣層阻礙電弧在其表面滑移，高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點(diǎn)而在斷路器動(dòng)作之前燒斷導線(xiàn)。由此可見(jiàn)，雷擊過(guò)電壓引起工頻續流是導致架空絕緣導線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)的主要原因。

二、防范措施

1．安裝架空地線(xiàn)架空地線(xiàn)的作用，主要是將幅值很大的雷電過(guò)電壓轉化為電流，經(jīng)很低的桿塔接地電阻排泄出去，從而大幅度降低雷電過(guò)電壓，使導線(xiàn)得到保護。這在絕緣水平很高的110kV及以上電壓等級送電線(xiàn)路是作為防雷的主要措施。10kV配電網(wǎng)絕緣水平較低，雷擊架空地線(xiàn)后極容易造成反擊閃絡(luò )，仍然會(huì )發(fā)生工頻續流燒斷絕緣導線(xiàn)。而且根據統計，配電線(xiàn)路遭受直接雷擊或繞擊的概率很小，約占雷害事故的20%，配電線(xiàn)路上80%的雷電過(guò)電壓故障是感應過(guò)電壓。因此，架空地線(xiàn)只能在直擊雷頻繁的區域使用。

2．安裝氧化鋅避雷器隨著(zhù)氧化鋅閥片技術(shù)性能的提高，氧化鋅避雷器的優(yōu)良保護性能已被人們所接受，近年來(lái)已廣泛應用于電氣設備過(guò)電壓保護。氧化鋅避雷器可以限制感應過(guò)電壓幅值，在雷擊閃絡(luò )后吸收放電能量，阻止工頻續流起弧，達到保護導線(xiàn)的目的。氧化鋅避雷器價(jià)格比較高，因此要研究每隔多少距離安裝一組，既要安裝得最小又能夠保護全線(xiàn)。氧化鋅避雷器的保護范圍與雷電特性、氧化鋅避雷器參數、氧化鋅避雷器接地裝置的接地電阻數值和線(xiàn)路絕緣水平有關(guān)。而其中的雷電特性目前還缺乏數據。只能加以假定。以佛山市區為例：配電線(xiàn)路的感應過(guò)電壓幅值為200－300kV峰值，波頭為2μS，線(xiàn)路采用P－15T針式絕緣子，防雷接地電阻為10歐姆，建議每隔200－300米安裝一組氧化鋅避雷器。但安裝氧化鋅避雷器亦有不足之處：(1)破壞架空絕緣導線(xiàn)的主絕緣，可能會(huì )因密封不良而引起架空絕緣導線(xiàn)線(xiàn)芯進(jìn)水，容易在線(xiàn)路弧垂最低點(diǎn)處產(chǎn)生積聚水份并發(fā)生電－化腐蝕，運行至六、七年后會(huì )發(fā)生腐蝕斷線(xiàn)事故；(2)氧化鋅避雷器在使用時(shí)，長(cháng)期承受工頻電壓的作用，一旦氧化鋅避雷器意外損壞，將會(huì )造成系統死接地的故障。

3．安裝防弧金具在距離絕緣子中心150－200mm的范圍內(負荷側)剝離一小段絕緣導線(xiàn)的絕緣層，安裝上防弧金具，可使雷電過(guò)電壓均在防弧金具與絕緣子鋼腳之間定位閃絡(luò )，接續的工頻短路電流電弧的弧根固定在防弧金具上燃燒，從而保護導線(xiàn)免于燒傷。該方式操作簡(jiǎn)便，投資少，能防止雷擊斷線(xiàn)，但需剝離絕緣層，存在局部導體裸露，并且在雷擊后必須要更換燒傷的防弧金具。

4．安裝線(xiàn)路過(guò)電壓保護器線(xiàn)路過(guò)電壓保護器是由非線(xiàn)性電阻限流元件(氧化鋅閥片)及串聯(lián)放電間隙(不銹鋼引流環(huán))組成，在雷電過(guò)電壓閃絡(luò )后引起的工頻續流流過(guò)線(xiàn)路過(guò)電壓保護器，非線(xiàn)性電阻限流元件(氧化鋅閥片)利用其電壓高時(shí)阻值低，電壓低時(shí)阻值高的特性，將正弦波形的工頻續流轉變成尖頂波，尖頂波電流在過(guò)零前有相當長(cháng)的時(shí)間電流幅值較小，同時(shí)，限流元件的殘壓削減放電電壓，截斷工頻續流使電弧瞬間熄滅。此時(shí)，串聯(lián)間隙起隔離作用，保護限流元件耐受較高的過(guò)電壓而不損壞，有效地阻止架空絕緣導線(xiàn)發(fā)生雷擊斷線(xiàn)事故。這種方式成本比安裝氧化鋅避雷器稍低，而且與絕緣子并聯(lián)安裝，不損壞絕緣導線(xiàn)的主絕緣層，基本上免維護裝合成絕緣子采用合成絕緣子，提高了線(xiàn)路的沖擊耐壓水平，確保只在特別高的雷電感應過(guò)電壓作用下才閃絡(luò )，工頻續流會(huì )因合成絕緣子的放電爬距大而無(wú)法建弧而熄滅。但合成絕緣子價(jià)格比較貴，經(jīng)多次閃絡(luò )后將會(huì )損傷，適用于新建線(xiàn)路。


三、結論 絕緣導線(xiàn)雷擊必斷，這是其特性所然，在架設架空絕緣導線(xiàn)的地方，應重視雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題.......