配電網(wǎng)架空線路絕緣配合探研

摘 要：隨著社會的發(fā)展，人們對電能的依賴越來越強，對供電可靠性的要求越來越高。10 kV配電網(wǎng)屬于中壓配電網(wǎng)，它不僅延伸至用電負荷的中心，而且延伸到居民小區(qū)內，直接滿足居民和工礦企業(yè)等廣大用戶的供電需求，確保供電的正常運行，因此10 kV配電網(wǎng)的作用越來越受到供電企業(yè)的重視。能否保證用電系統(tǒng)安全、可靠、經濟地運行，防雷措施是一個十分重要的條件。

關鍵詞：配電網(wǎng)；架空線路；絕緣配合；探研

中圖分類號：TM726.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）33-0073-02

我國城市架空配電線路一直采用裸導線。這種裸導線架空配電線路存在不少問題，隨著城市的不斷發(fā)展，城市的綠化工作也不斷地得到加強與重視，導致線路走廊越來越困難。而且樹木的生長觸及或接近帶電的導線，往往引起了線路地接地故障，造成停電。特別是雨天或霧天，嚴重時還會危及人的生命安全，不少城市曾發(fā)生過行人觸及被風刮斷的電線而觸電死亡的事故。為了減少樹木、積雪、鳥類等外在原因導致的架空配電線路故障，提高供電的安全可靠性，我國從20世紀80年代開始對城市架空配電網(wǎng)實施絕緣化改造試點，90年代加快了改造步伐。

1 我國絕緣線路的現(xiàn)狀和趨勢

國內外運行經驗表明：絕緣水平較低的線路，由于感應雷過電壓引起的線路閃絡跳閘概率遠大于直擊雷。因此，如何降低感應雷過電壓引起的閃絡及跳閘，是降低較低電壓等級線路防雷的一個主要問題。為了防止絕緣導線斷線可采用以下措施：安裝架空地線、安裝避雷器、增加絕緣導線的絕緣厚度、安裝防熔斷裝置和通過采用沖擊放電電壓高一些的絕緣子提高線路的絕緣水平，同樣達到減少絕緣導線斷線的可能性。

目前，絕緣導線防雷多采用一種穿刺型防弧金具，該防弧金具由高壓電極、低壓電極和絕緣罩三部分構成，其中高壓電極與絕緣導線穿刺連接，且配戴絕緣罩，具有安裝方便、局部絕緣等特點。為減少桿塔上安裝器件，有必要開發(fā)一種避雷器和支柱絕緣子一體化的復合支柱避雷器。

2 絕緣導線雷擊斷線機理

雷擊過電壓擊穿導線絕緣層并引起絕緣子閃絡時，被擊穿的絕緣層呈針孔狀，雷擊閃絡后建弧形成工頻短路電流的電弧弧根受周圍絕緣層的阻隔，弧根只能在絕緣擊穿點燃燒，在極短的時間內導線就會被整齊地燒斷，特別是在耐張桿和終端桿導線的破口處，工頻續(xù)流更加容易建弧形成相間短路，導致斷線。

3 配電網(wǎng)沖擊絕緣水平的探討和研究

根據(jù)絕緣導線雷擊斷線的機理，具體相應的防范措施有以下兩種方式：

一種是“疏導”，“疏導”就是將絕緣子附近的絕緣導線局部裸線化，使工頻電弧的弧根固定在金具上燃燒或轉移。

另一種是“堵塞”，“堵塞”就是阻止雷擊閃絡后工頻續(xù)流起弧，其核心的思想是盡可能地提高線路的絕緣性，阻止雷擊閃絡后工頻續(xù)流起弧。以及降低雷擊閃絡概率?，F(xiàn)在一般的防雷措施主要有：安裝架空地線、安裝鉗位絕緣子、并聯(lián)氧化鋅避雷器、采用限流消弧角、增長閃絡路徑、提高線路絕緣水平等。

對線路不同防雷方式的雷擊閃絡概率、雷擊跳閘率和建弧率進行計算和比較，針對實際情況，選擇相對合適的防雷方法。

穿刺型防弧金具和避雷器是目前普遍采用的“疏導”防雷方式。穿刺型防弧金具的作用在于其空氣氣隙擊穿電壓小于絕緣子的U50%放電電壓，能夠為雷擊閃絡提供了一個放電的路徑，使工頻電弧的弧根固定在金具上燃燒或轉移，從而保護導線免于燒傷。避雷器的作用在于選擇合適的參數(shù)，使避雷器的動作電壓比絕緣子的沖擊閃絡電壓低，能夠在絕緣子閃絡之前避雷器動作將能量泄放，同時能夠截斷接續(xù)的工頻短路電流。

3.1 穿刺型防弧金具和防雷支柱絕緣子（絕緣導線防雷

擊斷線）

若不更換現(xiàn)有絕緣子并在其附近安裝專用防弧金具（僅剝離安裝點的絕緣層或者采用穿刺型金具），則雷擊過電壓將在防弧金具與絕緣子鋼腳間擊穿空氣間隙，工頻短路電弧的弧根將固定在防弧金具上燃燒，從而很大地保護了導線不被燒傷。防弧金具應與絕緣導線的線芯緊密接觸，包住和保護導線，并應經得起工頻電弧的燒灼。

根據(jù)“疏導”方式制作防雷支柱絕緣子，其工作原理跟穿刺型防弧金具一樣，就是為雷擊閃絡提供一個放電路徑，工頻續(xù)流在雷擊閃絡路徑上通過，通過斷路器截斷工頻續(xù)流來防雷擊斷線，采用防弧金具和防雷支柱絕緣子后，跟“堵塞”方式的防雷措施相比，如提高線路絕緣水平、氧化鋅避雷器，線路的雷擊跳閘率增加了。但是在沒有裝防弧金具前配電網(wǎng)雷擊必斷線，而通過“疏導”方式為感應雷過電壓提供了一個能量泄放通道，從而能夠避免絕緣導線被工頻續(xù)流所燒斷。這種“疏導”的防雷方式就是通過提高雷擊跳閘率來降低雷擊斷線事故率。雖然從防雷擊斷線的角度達到了防雷目的，但是雷擊跳閘率比較高，為提高供電可靠性，必須研究新的防雷方式。

3.2 支柱避雷器（裸導線和絕緣導線防雷擊跳閘和斷線）

利用氧化鋅避雷器防止雷擊斷線的另外方式可以采用支柱避雷器，其原理跟10 kV線路雷擊閃絡保護器一樣，只是將支柱絕緣子和避雷器合二為一，通過自然接地方式，無需鋪設地網(wǎng)，減少施工強度，同時能夠防止雷擊斷線降低線路雷擊跳閘率，如圖1所示。

在絕緣筒表面上對應壓敏電阻位置穿六個小孔，按照順時針方向，每隔600角穿一個小孔，當雷電流幅值超過閥片通流容量時引起熱效應時，能夠通過這些小孔將部分能量瀉放，防止支柱避雷器爆炸而損壞。支柱避雷器低壓端采用自然接地而無需另外鋪設地網(wǎng)，一方面是水泥桿塔在濕潤時電阻率較低；另一方面是絕緣筒內的氧化鋅閥片跟支柱避雷器的外絕緣時并聯(lián)，其低壓端等電位與高壓端等電位，故只要氧化鋅閥片的殘壓值低于支柱避雷器的外絕緣U50%，放電電壓值就能夠有效防止絕緣導線雷擊斷線和降低線路雷擊跳閘率。

支柱式避雷器直接連接于絕緣導線。與防弧金具不同，支柱式避雷器不用剝離安裝點的絕緣層或者采用穿刺金具，在安裝時可以避免損傷絕緣導線。在雷電泄流時，雖然也會在絕緣導線的絕緣皮上形成一個小孔，但是與穿刺相比，可以大大減小對絕緣導線絕緣層的破壞，保證了絕緣導線的絕緣強度。

4 10 kV線路不同防雷配置效果

一般10 kV線路絕大部分遭受的是感應雷，遭受直接雷擊的概率不大，感應過電壓與桿頂?shù)慕拥仉娮?、導線的電感無關，而且同一雷電流離導線的遠近不同而形成不同的感應過電壓，因此線路耐受感應過電壓的水平主要體現(xiàn)在線路絕緣子的耐壓水平。支柱避雷器將支柱絕緣子和避雷器合二為一，能夠減少施工強度，防止雷擊導致斷線，而且同時能夠有效截斷工頻續(xù)流、有效限制感應過電壓，降低了線路雷擊跳閘的頻率。正常運行時空氣間隙隔離工頻電壓，雷擊閃絡保護器的避雷器本體幾乎不承受電壓；在感應雷或直擊雷產生的雷電過電壓作用下，空氣間隙被擊穿，對避雷器本體頂端放電，此時避雷器本體呈現(xiàn)低阻抗，將雷電流泄放入地。雷電沖擊過后，工頻電壓施加在避雷器本體上，本體的電阻瞬間增大，電弧在極短時間內自然熄滅，工頻續(xù)流被完全截斷。

5 結 語

架空絕緣導線與普通架空裸導線相比，可解決常規(guī)裸導線在運行過程中遇到的一些難題，價格也比埋地電纜便宜得多。采用架空絕緣導線取代裸導線，有助于提高線路的健康水平，保障供電可靠率要求，但是容易出現(xiàn)雷擊斷線的問題。將架空絕緣導線與支柱避雷器或者雷擊閃絡保護器結合使用，既可以降低線路雷擊跳閘率，又可以解決絕緣導線雷擊斷線的問題。

參考文獻：

[1] 黃慶祥.中壓架空絕緣線路雷擊斷線淺析[J].高電壓技術，2001，（104）.

[2] 陳偉明.10 kV架空絕緣導線雷擊斷線分析及預防[J].供用電，2005，（5）.

[3] DL/T 601-1996，架空絕緣配電線路設計技術規(guī)程[S].

[4] 陳維江，孫昭英，周小波，等.防止10 kV架空絕緣導線雷擊斷線用穿刺型防弧金具的研制[J].電網(wǎng)技術，2005，（20）.

[5] 姚宗干，黃鏡明.高電壓試驗技術[M].北京：水利電力出版社，1983.

[6] 陳偉明.10 kV架空絕緣導線雷擊斷線分析及預防[J].供用電，2005，（5）.