10kV架空絕緣導(dǎo)線雷電過電壓與防雷措施探究

唐艷峰

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺山供電局，廣東 江門 529200

10kV架空絕緣導(dǎo)線雷電過電壓與防雷措施探究

唐艷峰

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺山供電局，廣東 江門 529200

眾所周知，架空線路不僅絕緣水平低，并且分布范圍比較廣，但是在整體設(shè)計方面卻存在著嚴(yán)重缺陷，其中在承受感應(yīng)雷及直擊雷的時候比較困難。一般而言，在這種發(fā)展現(xiàn)狀之下，配電線的感應(yīng)雷點到八成之上，并且所放出的電流不會超出1KA，但是，感應(yīng)過電壓的幅值則需要保持在200kV—300kV之內(nèi)，從本質(zhì)上而言，這種過高的電壓幅值在架空線路中是非常困難的。針對于此，筆者簡要分析了10kV架空絕緣導(dǎo)線雷電過電壓，并且提出了切實可行的防雷綜合措施。

架空絕緣導(dǎo)線；雷電過電壓；防雷措施

絕緣導(dǎo)線能夠進一步解決裸導(dǎo)線不能解決的安全問題，絕緣導(dǎo)線與電纜進行對比，不僅建設(shè)快，并且成本低，但卻存在雷擊斷線的問題。現(xiàn)如今，全國各個地區(qū)均出現(xiàn)過絕緣導(dǎo)線雷電斷線的事故，甚至在10kV的裸導(dǎo)線也會出現(xiàn)雷擊斷線的現(xiàn)象[1]。從整體角度分析，雷擊斷線已經(jīng)成為絕緣導(dǎo)線運行中最為嚴(yán)重的事故，并且目前所采取的防雷措施無法進一步完善這一缺陷。根據(jù)絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的基本原理，本文針對10kV架空絕緣導(dǎo)線雷電過電壓進行分析，并且結(jié)合線路的實際情況提出切實可行的防雷措施，期望為日后防雷工作提供理論基礎(chǔ)。

1 雷電斷線的基本原理

一般而言，配電線路所產(chǎn)生的雷害主要是由于感應(yīng)電壓所引起的，這與線路的三相感應(yīng)過電壓的原理相似，感應(yīng)雷電波能夠朝著桿塔兩側(cè)進行傳播，在達到絕緣子最為薄弱的環(huán)節(jié)之后，能夠形成放電現(xiàn)象，并且形成雷擊閃絡(luò)，從而導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線發(fā)生破損。此外，當(dāng)感應(yīng)過電壓引起雷擊閃絡(luò)之后，會在其通道中形成工頻續(xù)流，產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)值的工頻短路電弧。此外，由于電弧無法沿著絕緣導(dǎo)線進行滑動，從而導(dǎo)致所有的雷擊閃絡(luò)會產(chǎn)生集中放電的現(xiàn)象，并且在比較短的時間內(nèi)會導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線燒斷。10kV的線路由于檔距比較小，并且在雷電過電壓的過程中波運動的速度比較快，從而導(dǎo)致絕緣子在整個桿塔處會呈現(xiàn)出閃絡(luò)的現(xiàn)象，并且導(dǎo)致在絕緣子的福建產(chǎn)生導(dǎo)線的斷裂。

2 感應(yīng)過電壓的計算

通常情況下，如果配電網(wǎng)附近存在非常高建筑物的時候，便減少受直擊雷的概率。另外，在配電網(wǎng)雷擊中20%的時候為直擊雷，一般主要發(fā)生了空曠的區(qū)域，如果超過80%則為感應(yīng)雷，因此，在進行配電線路的防雷中最為主要的內(nèi)容便是感應(yīng)雷。在雷擊線路附近，在架空線路的三相導(dǎo)線上會出現(xiàn)感應(yīng)電壓，并且由于放電需要一個過程，從而導(dǎo)致導(dǎo)線上所存在的感應(yīng)電荷會發(fā)生釋放。在雷擊地面點到達導(dǎo)線正下方的水平距離設(shè)為s，m，雷電的電流幅值則設(shè)為IhA，那么在根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中，可以將雷電感應(yīng)過電壓設(shè)置為：荷流動過程中所形成的電流與導(dǎo)線的波阻相乘，則會對感應(yīng)電流進行計算。計算結(jié)果見表1.

表1 10KV線路不同距離處的感應(yīng)過電流

在嚴(yán)格按照感應(yīng)電壓的整個形成過程中，其主放電后線路上所釋放的感應(yīng)電荷會與地向?qū)Ь€兩側(cè)的流動形成對稱的關(guān)系，電

根據(jù)表1可以得知，在距離10KV絕緣導(dǎo)線65m左右，雷電流作為100kA的時候，整個線路所產(chǎn)生的感應(yīng)過電流為0.962kA，如果雷電流越小，則感應(yīng)電流的數(shù)值則越小。因此，從整體角度分析，雷電感應(yīng)過電壓的幅值與雷擊地面點以及導(dǎo)線的距離會形成正比的關(guān)系[3]。

3 10KV架空絕緣線路的綜合防雷措施

（一）積極架空避雷線

架空避雷線所具備的作用是能夠?qū)⒎当容^大的雷電過電壓積極轉(zhuǎn)化為電流，在經(jīng)過比較低的桿塔之后能夠?qū)㈦娏鬟M行泄出，這樣便會導(dǎo)致雷電過電壓得到大幅度降低，從而在一定程度上保護導(dǎo)線不會受到損害。一般而言，在10KV架空絕緣線路的防雷措施中，避雷線能夠起到防雷的作用，對于絕緣水平比配電網(wǎng)要低的時候，在整個雷擊架空地線之后能夠形成閃絡(luò)，這樣便會出現(xiàn)工頻續(xù)流燒斷絕緣導(dǎo)線。

（二）鉗位絕緣子

鉗位絕緣子的主要原理是將鉗位絕緣子與絕緣子導(dǎo)線之間的固定位置進行設(shè)計，再將外層的絕緣層進行剝離之后，再設(shè)計一個比較特殊的金屬線夾，將相應(yīng)的引弧放電間隙進行設(shè)置[4]。如果出現(xiàn)雷擊閃絡(luò)的現(xiàn)象，那么則需要通過變電站的出現(xiàn)開關(guān)將連續(xù)工頻短路電流及時進行切斷，從根本上保證絕緣子導(dǎo)線不會受到損害，從而在一定程度上起到防雷的作用。

（三）進一步提升線路的絕緣水平

在利用該方法的時候，主要是將絕緣子的放電電壓進行提升，以提升50%為佳，這樣便可以進一步提升絕緣線路的整體抗雷作用。其中，在提升線路絕緣水平中比較常用的方式便是將配電線路中所使用的瓷絕緣子進行替換，利用瓷橫進行代替，或者在絕緣子與絕緣子導(dǎo)線所固定的地方提升其絕緣能力，避免出現(xiàn)

▲▲雷擊閃絡(luò)的現(xiàn)象，從而保證絕緣導(dǎo)線不會受到損壞[5]。但是，該方法的缺點是投資的成本比較大，并且在雷擊閃絡(luò)之后無法進一步組織工頻持續(xù)短路，并且還會在一定程度上存在著絕緣導(dǎo)線出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。

（四）安裝避雷器

在防雷措施中，安裝避雷器是最常用的方法，安裝避雷器能夠方式雷擊過電壓。從避雷器的原理角度分析，避雷器的主要作用是對輸配電的線路所傳遞的電壓進行限制，但是在限制過程中如果操作不當(dāng)，那么則會導(dǎo)致出現(xiàn)不良現(xiàn)象。從避雷器的本質(zhì)上分析，避雷器屬于放電器，是并聯(lián)在附近線路上的，如果在高壓比較高的地方啟動避雷器的裝置，那么避雷器則會出現(xiàn)放電現(xiàn)象，并且能夠?qū)﹄妷哼M行限制，避免其他電壓設(shè)備造成損害[6]。此外，避雷器能夠限制感應(yīng)過電壓，能夠吸收雷電的放電能量，避免導(dǎo)線不會受到損害。根據(jù)相關(guān)研究可以得知，如果所安裝的避雷器密度比較大，那么其雷電感應(yīng)的過電壓限制水平會得到折現(xiàn)值，所以，需要進一步將配電線路中可能出現(xiàn)的雷電事故進行消除，并且要保證每一根塔基上都會安裝避雷器。但是，這種舉措所投入的資金比較多，并且整個工程比較復(fù)雜。

（五）防弧金具

在配電網(wǎng)的線路中對于輻射型線路，可以從絕緣子的軸線開始，將導(dǎo)線的絕緣層朝著另一方向進行剝離，在進行剝離的過程中需要設(shè)置一個鋁合金線夾。一般情況下，這種線夾的結(jié)構(gòu)比較重，如果雷擊則會造成絕緣子沙羅，工頻續(xù)流會受到電動力的影響。對于環(huán)網(wǎng)線路分析，需要將絕緣子兩側(cè)的導(dǎo)線進行剝離，在剝離的過程中需要設(shè)置防弧線夾，如果在雷擊造成絕緣子閃絡(luò)的時候，工頻續(xù)流電弧則會形成作和，并且會朝著剝離的方向進行移動。這種方式雖然比其他方式相對簡單，投入的成本比較低，但是卻容易破壞絕緣層，并且在遭受雷擊之后防弧金具需要及時進行更換。

[1]韓晉平,王曉豐,馬心良,陳榮,曹麗娟,楊輝,喻劍輝,周文俊．10kV架空絕緣導(dǎo)線雷電過電壓與防雷綜合措施研究[J]．高電壓技術(shù),2008,11:2395-2399．

[2]朱秀蘭．10kV架空絕緣導(dǎo)線斷線機理及其防雷措施[J]．電氣應(yīng)用,2010,18:32-34+41．

[3]黃清社,徐奔,彭利強,鄒一梅,鄧文斌,李景祿．10kV架空絕緣導(dǎo)線防雷保護的措施研究[J]．高壓電器,2010,12:32-35+40．

[4]楊保華,白潔．架空絕緣導(dǎo)線雷電過電壓與防雷綜合措施[J]．科技傳播,2011,15:127+130．

[5]屠榮平,劉永豐．10kV架空絕緣導(dǎo)線雷擊原因及防雷措施[J]．中國電業(yè)(技術(shù)版),2013,09:9-11．

[6]徐興發(fā),聶一雄,鄧小康,徐亮,林偉．湛江東海10kV架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線分析與防護[J]．電力科學(xué)與工程,2012,06:56-63+73．