探討10kV架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的防護(hù)措施

1、探討 10kV 架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的防護(hù)措施 為了減少樹枝、鳥類等外物引起架空裸線的故障、減小停電時間、提 高供電可靠性，佛山電力局從 1999 年開始使用 10kV 架空絕緣導(dǎo)線。 從運(yùn)行情況看，確實到達(dá)了預(yù)期的效果。但是，也帶來了一些新的技 術(shù)問題，主要是雷擊斷線問題十分突出。在已架設(shè)的 20 條架空絕緣線 路中，在兩年時間內(nèi)已有 7 條線路受到雷擊而斷線。因此，為確保架 空絕緣配電網(wǎng)的平安運(yùn)行，必須妥善解決雷擊斷線問題。一、架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機(jī)理 架空絕緣導(dǎo)線的雷擊耐受特性與架空裸導(dǎo)線的物理特性明顯不同：當(dāng) 直擊雷或感應(yīng)雷過電壓作用于裸導(dǎo)線引起絕緣子閃絡(luò)時，接續(xù)的工頻 短路電流電弧

2、在電動力的作用下沿著導(dǎo)線向背離電源方向移動，并在 工頻續(xù)流燒斷導(dǎo)線或損壞絕緣子之前引起斷路器動作，切斷電弧；對 于架空絕緣導(dǎo)線，在雷擊過電壓閃絡(luò)時，瞬間電弧的電流很大但時間 很短，僅在架空絕緣導(dǎo)線絕緣層上形成擊穿孔， 不會燒斷導(dǎo)線。 但是， 當(dāng)雷電過電壓閃絡(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，會引起數(shù)千安培工頻續(xù)流，電弧能 量將驟增，此時，由于架空絕緣導(dǎo)線絕緣層阻礙電弧在其外表滑移， 高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點而在斷路器動作之前燒斷導(dǎo)線。由 此可見，雷擊過電壓引起工頻續(xù)流是導(dǎo)致架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的主 要原因。二、防范措施1安裝架空地線架空地線的作用

3、，主要是將幅值很大的雷電過電壓轉(zhuǎn) 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 電壓，使導(dǎo)線得到保護(hù)。這在絕緣水平很高的 110kV 及以上電壓等級 送電線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 空地線后極容易造成還擊閃絡(luò)，仍然會發(fā)生工頻續(xù)流燒斷絕緣導(dǎo)線。 而且根據(jù)統(tǒng)計，配電線路遭受直接雷擊或繞擊的概率很小，約占雷害 事故的 20%，配電線路上 80%的雷電過電壓故障是感應(yīng)過電壓。 因此， 架空地線只能在直擊雷頻繁的區(qū)域使用。2安裝氧化鋅避雷器隨著氧化鋅閥片技術(shù)性能的提高，氧化鋅避雷器 的優(yōu)良保護(hù)性能已被人們所接受，近年來已廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備過電 壓保護(hù)

4、。氧化鋅避雷器可以限制感應(yīng)過電壓幅值，在雷擊閃絡(luò)后吸收 放電能量，阻止工頻續(xù)流起弧，到達(dá)保護(hù)導(dǎo)線的目的。氧化鋅避雷器 價格比擬高，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(hù)全線。氧化鋅避雷器的保護(hù)范圍與雷電特性、氧化鋅避雷器 參數(shù)、氧化鋅避雷器接地裝置的接地電阻數(shù)值和線路絕緣水平有關(guān)。 而其中的雷電特性目前還缺乏數(shù)據(jù)。 只能加以假定。 以佛山市區(qū)為例： 配電線路的感應(yīng)過電壓幅值為 200 300kV峰值，波頭為2&muS,線路 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缺乏之處：(1)破壞架空

5、絕緣導(dǎo)線的主絕緣，可能會因密封不良而引起架空絕緣導(dǎo)線線 芯進(jìn)水，容易在線路弧垂最低點處產(chǎn)生積聚水份并發(fā)生電化腐蝕， 運(yùn)行至六、七年后會發(fā)生腐蝕斷線事故； 2氧化鋅避雷器在使用時， 長期承受工頻電壓的作用，一旦氧化鋅避雷器意外損壞，將會造成系 統(tǒng)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(nèi) 負(fù)荷側(cè) 剝 離一小段絕緣導(dǎo)線的絕緣層，安裝上防弧金具，可使雷電過電壓均在 防弧金具與絕緣子鋼腳之間定位閃絡(luò)，接續(xù)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(hù)導(dǎo)線免于燒傷。 該方式操作簡便， 投資少，能防止雷擊斷線，但需剝離絕緣層，存在局部導(dǎo)體裸露，并 且在雷擊后必須

6、要更換燒傷的防弧金具。4安裝線路過電壓保護(hù)器線路過電壓保護(hù)器是由非線性電阻限流元件 氧化鋅閥片 及串聯(lián)放電間隙 不銹鋼引流環(huán) 組成，在雷電過電壓閃絡(luò) 后引起的工頻續(xù)流流過線路過電壓保護(hù)器，非線性電阻限流元件氧化鋅閥片利用其電壓高時阻值低，電壓低時阻值高的特性，將正弦波形 的工頻續(xù)流轉(zhuǎn)變成尖頂波，尖頂波電流在過零前有相當(dāng)長的時間電流 幅值較小，同時，限流元件的殘壓削減放電電壓，截斷工頻續(xù)流使電 弧瞬間熄滅。此時，串聯(lián)間隙起隔離作用，保護(hù)限流元件耐受較高的 過電壓而不損壞，有效地阻止架空絕緣導(dǎo)線發(fā)生雷擊斷線事故。這種 方式本錢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(dǎo)線的主絕緣層，根本上免維護(hù)裝合成絕緣子采用合成絕緣子， 提高了線路的沖擊耐壓水平，確保只在特別高的雷電感應(yīng)過電壓作用 下才閃絡(luò)， 工頻續(xù)