10kV架空绝缘导线的防雷措施探讨

2023-02-19

我国从20世纪80年代开始尝试对城市架空配电网的绝缘导线的使用;到了90年代后架空的绝缘导线的使用以日益普遍;而到了本世纪初, 城市架空配电网的绝缘化率已达到40%左右, 某些城市甚至已超过90%。

架空配电网的绝缘化发展速度如此之快, 其优点是显而易见的。其有效地解决了城市的绿化树线之间的矛盾, 美化了城市景观, 提高了线路通道的利用率, 防止了环境污秽对导线的直接影响, 具有良好的社会效益和经济效益。但架空路线比较空旷, 易受雷电影响, 需采取必要的防雷措施。因此加强架空绝缘导线的防雷措施的研究, 能有效提高架空配电网绝缘化的发展速度。

1 架空配电绝缘化的优点

(1) 绝缘性能优良。绝缘导线外有绝缘层, 相比裸导线, 它能减小线路相间距离, 降低线路支持架件的绝缘要求, 提高同杆线路回路数, 有效防止因鸟虫等引起的相间短路。

(2) 防腐蚀。绝缘导线的绝缘层可避免导体氧化或酸雨腐蚀, 提高线路的使用寿命。

(3) 结构简化。可简化线路杆塔结构, 甚至可沿墙敷设, 这样既节省了线路材料, 又增加了城市街道的美观。

(4) 有利于城镇绿化。有利于城镇建设和绿化工作, 减少线路下树木的修剪量。

(5) 延长检修周期。绝缘导线的使用, 提高了线路的安全可靠性, 进而减少维修工作量, 延长检修周期[1]。

2 雷击断线的原因

雷击断线的主要原因是当雷电过电压造成绝缘子两相以上发生闪络, 并通过横担发展为异相之间接地时, 会在电线中流过几千安工频续流, 使导线瞬间融化而断线。国外大量经验数据表面, 架空绝缘导线雷击断线的几率比普通架空线大得多的多, 这是因为当导线被雷击时, 对裸导线来讲, 在电磁力等作用下, 续流电弧可以移动;而绝缘电线由于绝缘层的覆盖, 电弧点被固定, 故更容易被熔断[2]。

其次, 架空配电线路绝缘水平低也是雷击断线的重要原因。当架空线的绝缘水平低时, 其耐雷水平 (使绝缘子不发生闪络的临界电流值) 也必然低, 这样在雷击时绝缘子就更容易发生闪络或击碎现象, 进而扩大为断线事故。

除此之外, 配电网单相接地电容电流增大是造成断线的另个重要因素, 当发生单相接地故障时, 由于电容电流较大, 单相电弧不易自动熄灭, 因而可导致导线烧断。

3 绝缘导线的防雷措施

(1) 尽可能缩短继保整定的跳闸时间。虽然继保整定的跳闸时间整定到最小, 多次的架空绝缘导线雷击断线事故中, 均出现前加速保护, 其5倍动作电流动作时间在0.7s~0.75s之间。即使电流动作时间缩短到0.2s, 如果有雷击闪络, 几千安的短路电流通过, 也会导致导线损伤。但没有其他有效措施时, 缩短继电保护动作时间也是防雷的方法之一。

(2) 建议安装脱挂式氧化锌避雷器, 其安装位置是首、末端和每一个断连杆绝缘子的跳线处。其特点是安装简单、投资较少, 即使跳线断线也只是一小段悬在空中, 但不至于掉落, 可避免发生人身安全事故。一般情况下10k V线路遇到的是感应雷, 遭受直接雷击的可能性较小, 这种方法相对来说是可接受的。

(3) 对于没有采取有效防雷措施前的10k V架空绝缘导线, 在雷雨季节停用重合闸是有必要的, 这样可防止雷电击中、或重合闸后发生人身触电伤亡事故, 只在巡视全线发现无问题或事故处理后, 才能再恢复送电。

(4) 提高导线的绝缘水平。直线杆采用硅橡胶绝缘横担;在多雷电区, 断连杆的悬式绝缘子串应由原有的2只增加到3只, 并加大导线对杆塔的空气间隙, 这样可提高线路的绝缘水平, 从而提高导线的防雷能力。

(5) 延长闪烁路径。绝缘导线的线路应采用延长闪烁路径, 这样可使电弧容易熄灭, 局部增加绝缘强度, 如在绝缘导线与绝缘子相连处加强绝缘, 或者安装长闪烁路径避雷器等, 都可加强绝缘导线的防雷能力。

(6) 局部剥除绝缘。这方法主要针对多雷区而言, 局部剥除绝缘导线的绝缘, 使之局部成为裸导线, 从而使电弧能在剥离部分滑动, 而不是在固定的某一点烧蚀, 同时这样可为以后的施工提供一个挂地线点。

(7) 选用安普线夹。应尽量选用连接性能好的安普线夹, 因为在今后的10k V线路改造和检修中, 将逐步淘汰并沟线夹作导线连接器, 在线路的设计方面要严禁缠绕接线。

(8) 检查、整改接地装置。定期检查测量10k V线路接地装置的接地电阻值, 及时发现问题。若有不合格的接地装置, 应给护整改, 保证接地电阻值小于10欧姆。

(9) 配合协调城市建设, 做好电力保护的宣传工作。电力部门应及时了解城建动态, 积极主动与城建单位沟通、配合, 努力维护配电网的绝缘设施。而通过各种渠道宣传保护电网电线的责任与义务, 让市民知道破坏电力设施的后果[3]。

4 国内外有关防雷技术的研究进展

(1) 架设架空避雷线。其主要利用架空避雷线的屏蔽作用来保护供电线路, 架空避雷线在输电线路的防雷研究应用方面比较广泛普通。

(2) 安装金属氧化物避雷器。采用金属氧化物避雷器, 可截断工频续流, 限制雷过电压和配电线路的感应过电压。

(3) 安装线路过电压保护器。线路过电压保护器, 相当于带有外间隙的氧化锌避雷器。

(4) 使用钳位绝缘子。在绝缘导线固定处剥开部分绝缘层, 架装引弧放电间隙与特别设计的金属线夹。当雷击闪络时, 引发的工频续流在该金属线夹与绝缘子下金属脚间燃弧, 直至被线路开关跳闸切断, 从而避免烧伤绝缘子和熔断绝缘导线。

(5) 使用防弧金具。在线路绝缘子附近负荷一侧 (背离电源侧) 的绝缘导线上安装防弧金具, 这样可使雷电过电压超过定数值时, 在防弧金具的导体电极和接地电极之间引起闪络, 形成短路通道, 接续的工频电弧便在防弧金具上燃烧, 可有效保护导线被烧伤。

5 结语

架空绝缘导线的优点是很多的, 具体如上所述, 因此在国内的运用越来越普遍。但架空绝缘导线的雷击断线事故也是非常有危害性的, 甚至可以威胁人们的生命和财产安全, 影响人们的正常用电生活。因此, 如何有效加强有关措施, 以提高架空绝缘导线的防雷能力, 将是一个影响其应用的能力和范围的问题。国内外的学者和施工工作者对此也做了不少工作, 可见, 绝缘导线的防雷措施的研究的意义是非常重要。

摘要：通过对10kV架空绝缘导线的雷击断线原因分析和绝缘导线的应用优点的阐述, 提出提高绝缘导线防雷措施的有效建议, 并在文中指出目前国内外的绝缘导线防雷的研究成果。

关键词：架空绝缘导线,雷击断线,防雷措施,研究成果