10kV架空配電線路防雷措施

時間:2011-05-08 07:49 來源:未知

摘要：針對10KV架空配電線路常發生雷擊斷線事故，從而進行防範措施探討，以求提高10KV配電網安全運行水平。目前10KV架空配電線路上，現在都已廣泛地應用了絕緣導線。可以說，配電網架空導線的絕緣化，已是一項成熟的技術。

　　但是，絕緣導線在應用過程中，也出現了一些新的問題。其中，最為突出的問題，是遭受雷擊時，容易發生斷線事故。據有關資料的統計，南昌經開區 2008至2009年兩年內，一個30平方公裏的供電區域內，雷擊斷線事故與雷擊跳閘事故約為35次，直接損失電量約為30萬千瓦時，嚴重降低了供電可靠性，給社會帶來了不良的效果。這兩年裏雷擊斷線事故率占76.2%。

　　以上一些統計資料表明：雷擊斷線事故，是應用絕緣導線中最突出的一個嚴重問題，這引起我們的廣泛注意，並積極開展對等試驗研究工作，並找到許多有效的防範措施。

　　一、雷擊斷線與跳閘機理

　　1電弧放電規律

　　（1）配電網雷電過電壓閃絡，亦即大氣壓或高於大氣壓中大電流放電，為電弧放電形式。

　　（2）雷電過電壓閃絡時，瞬間電弧電流很大、但時間很短。

　　（3）當雷電過電壓閃絡，特別是在兩相或三相（不一定是在同一電杆上）之間閃絡而形成金屬性短路通道，引起數千安培工頻續流，電弧能量將驟增。

　　2架空絕緣導線斷線

　　當雷擊架空絕緣線路產生巨大雷電過電壓，當它超過導線絕緣層的耐壓水平時（一般大於139KV）就會沿導線尋找電場最薄弱點將導線的絕緣層擊穿（通常在絕緣子兩端30公分範圍內），形成針孔大小的擊穿點，然後對絕緣子沿麵放電形成閃絡，最後工頻電弧向絕緣子根部的金屬發展後形成金屬性短路通道，工頻電弧固定在一點燃燒後熔斷導線。

　　3架空裸導線的斷線率低但跳閘事故頻繁

　　當雷擊架空裸導線產生巨大雷電過電壓時，就會沿導線尋找電場最薄弱點的絕緣子沿麵放電形成閃絡，最後工頻電弧向絕緣子根部的金屬發展後形成金屬性短路通道，引發線路跳閘事故。由於接續的工頻短路電流電弧在電磁力的作用下沿著導線向背離電源方向移動，一般不會燒斷導線。

　　二、滅弧方法

　　1使電弧的弧根拉長熄滅

　　2斷路器跳閘滅弧

　　3使過電壓能量釋放

　　三、防止雷擊斷線與跳閘事故的思路

　　1提高線路絕緣水平或避免產生雷電過電壓。

　　如：局部加強絕緣、架空避雷線

　　2使電弧燃燒熔斷導線的時間延長到超過斷路器跳閘的時間,通過斷路器跳閘來滅弧。

　　如：放電絕緣子、保護間隙、防雷金具等

　　3使電弧在熔斷導線前瞬間熄滅。

　　如：避雷器、線路過電壓保護器等

　　四、過電壓保護措施

　　1局部加強絕緣提高線路絕緣水平

　　將配電線路中的瓷絕緣子更換成為矽橡膠絕緣橫擔，全線提高線路絕緣水平，雷電引發的工頻續流因爬距大而無法建弧。為了降低線路造價，可采用架空絕緣導線加強局部絕緣的方式，即在絕緣導線固定處加厚絕緣也是一種嚐試的辦法。
　　優點：有效提高線路絕緣水平，免維護。

　　缺點：更換絕緣子的投資成本較大，而且隻能減少斷線機率，防止絕緣導線雷擊斷線效果不明顯。

　　2架空避雷線

　　作用：

　　在空曠地區同杆架設架空避雷線對配電架空絕緣線路進行屏蔽保護，架空絕緣線上的感應電壓將降低(1-k)倍，k為避雷線與導線之間的耦合係數乘以衝擊係數。

　　缺點：

　　（1）投資成本大。

　　（2）雷擊架空避雷線後容易造成反擊閃絡/定位高度較低的雷電先導容易產生繞擊閃絡：仍然可能引發工頻續流熔斷絕緣導線。

　　3保護間隙

　　作用：

　　保護間隙將電弧拉長，使電網電壓不能維持電弧燃燒，是一種最簡單的滅弧裝置。

　　缺點：

　　（1）間隙不能切斷雷電流之後的工頻短路電流，必須借助於自動重合閘配合來切斷電弧。

　　（2）間隙電壓擾動將影響電能質量。

　　（3）間隙放電可能導致線圈形式的設備陡波擊穿。

　　4放電絕緣子

　　也稱放電絕緣子或鉗位絕緣子。

　　日本東京電力公司采用放電鉗位絕緣子以防止絕緣導線雷擊斷線，如圖所示。即在絕緣導線固定處剝離絕緣層，加裝特殊設計的金屬線夾。當雷電閃絡引發工頻續流時，工頻續流在該金屬線夾上燃弧直至線路跳閘以熄滅工頻續流，從而避免燒傷絕緣子和熔斷絕緣導線。

　　5防雷金具

　　防雷金具在原理上與鉗位絕緣子相同。

　　在絕緣導線固定處剝離絕緣層，加裝特殊設計的金屬線夾。當雷電閃絡引發工頻續流時，工頻續流在該金屬線夾上燃弧直至線路跳閘以熄滅工頻續流，從而避免燒傷絕緣子和熔斷絕緣導線。

　　6懸垂線夾閃絡保護器

　　根據同一原理，芬蘭Nokia公司研發的被覆線配電係統（SAX係統），采用懸垂線夾和其它裝置作為閃絡保護器，懸垂線夾承受工頻電弧。該裝置抗震性能較差，線路風吹舞動時，常發生故障。

　　﹡放電絕緣子、防雷金具及懸垂線夾的缺點：

　　（1）對供電可靠性和電能質量有所降低；

　　（2）存在如何防水浸入絕緣線芯的問題，可能導致導線線芯的電化學腐蝕引起斷線；

　　（3）由於絕緣層的收縮作用和不同材料的熱脹係數不同，剝離部分的長度很難控製在一個固定的值，可能露出帶電部分；

　　（4）靠絕緣子及放電間隙硬扛雷電流、工頻續電流，需要線路出線斷路器配合掉閘、重合閘，需要顧及出線斷路器的性能；

　　（5）影響絕緣導線的機械拉伸性能。

　　7增長閃絡路徑

　　通過增長閃絡路徑，降低工頻建弧率，是防止架空絕緣線路雷擊斷線事故的另一思路。俄羅斯國家電力公司首先提出長閃絡間隙保護方式，如圖所示。在橫擔上安裝一U形絕緣閃絡路徑，使U形頭部與絕緣導線之間的衝擊放電電壓比絕緣子放電電壓低。當雷電過電壓時，該間隙先於絕緣子擊穿閃絡，並沿絕緣閃絡路徑發展。設計該絕緣路徑足夠長，就可以阻止工頻續流建弧，切斷工頻續流。

　　優點：投資成本較低，免維護。

　　缺點：如何保持間隙的問題和如何與同杆及其它線路保持間距的問題很難解決，間隙電壓擾動將影響電能質量。

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