配電線路斷線原因分析

劉朝亮 魯杰 王球

摘要：配電系統對我國的農業、工業以及居民生活有著重要影響，在社會的發展進程中擔任著重要的能源輸送任務，因此，應加強對配電網絡的檢修維護。在日常運行過程中，配電線路由于雷擊或者過流等原因，容易發生斷線事故，這嚴重影響了供電的可靠性和安全性。基于此，本文首先闡述了配電線路的布置方式，之后分析了其在不同布置方式下發生斷線故障的原因，并提出了解決措施，以期能提升線路運行水平，提升供電質量。

關鍵詞：配電線路；檢修維護；斷線；布置方式；解決措施

前言

目前,我國城市電網為適應現代化建設的需求,正進行大規模的設備改造。為了解決樹枝等外界物體對配電線的影響,提高供電可靠性,我國部分城市正逐漸將10kV架空線路改換成絕緣導線配電線路。北京和上海的絕緣導線布置形式與常規配電線路相同,采用支柱絕緣子支撐絕緣導線。而安徽省某些城市則采用一種緊湊型的絕緣導線布置方式,即采用三角支架來固定導線,限制導線的擺動,固定導線的三角支架(每隔5m布置1個)懸掛在鋼絞線上,而鋼絞線接地并固定在桿塔上。緊湊型線路可節省線路走廊,實現同桿多路,在提高單位回路傳輸功率的基礎上,成倍增加線路的輸送能力,如淄博地區已實現同桿8回路送電。但這種架設方式的費用,比普通型配電線路架設費用高。然而,隨著絕緣導線線路在國內外的廣泛應用,人們發現它雖然克服了傳統裸導線之不足,但也帶來了新的技術問題。其中最主要的就是絕緣導線的斷線問題。配電線路一旦斷線,將引起長時間的供電中斷,而且帶電的導線斷落在地面上,有可能引起路過人員的觸電事故。因此,這種斷線及燃燒事故嚴重地影響著配電系統的安全運行,給國民經濟和人民生活帶來不便,甚至導致巨大的經濟損失。因此,開展絕緣導線的斷線機理及其防護技術的研究是十分必要的。

1配電線路布置方式

在城市配電線路中,采用絕緣導線是當前城網改造的發展方向。絕緣導線配電線路有普通型及緊湊型2種布置形式,其影響可靠性的主要因素是斷線事故。普通型絕緣導線配電線路斷線事故的主要原因是雷電引起絕緣子閃絡,繼發工頻續流,燒斷導線;安徽省部分城市為了節省配電線路出線走廊,采用了三角形絕緣支架支撐的緊湊型布置的配電線路。采用這種形式的配電線路可以實現同桿多回路并架,有效地解決了配電線路走廊問題。但是緊湊型絕緣導線配電線路斷線的原因是污穢和潮濕等引起絕緣子表面泄漏電流增大,導致導線起火燃燒,強度降低而被拉斷。

2斷線事故的原因分析

普通型絕緣導線配電線路斷線事故的原因是由于雷電引起絕緣子閃絡繼發工頻續流燒斷導線。在以前采用架空裸導線時,同樣也會由于雷電(直擊或感應)引起閃絡事故,也存在工頻續流的問題。但工頻續流在其電磁力的作用下,電弧會沿著導線滑動,不會集中在某一點燒蝕,不存在斷線問題。而采用絕緣導線后,電弧集中在某一點而不能滑動,則最終導致導線的燒斷。造成普通型絕緣導線配電線路斷線的另一個原因是綁扎線與絕緣導線之間的間隙,發生局部放電引起的。

從安徽緊湊型配電線路出現的多起斷線事故分析表明,三角架支撐的絕緣導線配電線路斷線是由于三角支架、絕緣子表面積滿污穢,在毛毛細雨天氣,雨水濕潤了絕緣子表面的污穢層,在相間電壓的作用下形成表面泄漏電流,如果泄漏電流較大,表面泄漏電流長期流過絕緣導線及三角支架表面,將出現燃燒起火現象,導致絕緣導線斷線。其原因主要是由于相間距離較小,加之目前采用的三角支架絕緣性能較差引起的。目前國內使用的絕緣支架,采用的是聚碳酸脂材料一次澆注成型。這種材料只能短期暴露于室外,在潮濕和強烈光照作用下,其表面會變黃發脆,引起裂紋或破碎,不適合用作長期戶外絕緣。聚碳酸脂防污閃性能不佳,導致其不能阻止污穢條件下表面泄漏電流的發展。聚碳酸脂的熔融溫度為220℃～230℃,熱分解溫度310℃,在泄漏電流的熱效應作用下,其性能將加速劣化。采用這種材料的三角支架,導致斷線的原因主要有:(l)當絕緣支架表面積污并在濕潤天氣條件下,相間導線在支架處將產生較大的泄漏電流。泄漏電流產生的熱效應使支架溫度超出聚碳酸脂的工作范圍,從而引起支架絕緣性能的下降。當泄漏電流發展成電弧,支架的耐電弧能力完全不能阻止電弧發展時,導線絕緣層在泄漏電流和電弧作用下損壞,則電弧持續發展,電弧在導線夾緊處燃燒,最終導致斷線。(2)導線在風力作用下將產生振動,固定導線的支架將受到交替應力作用,由于支架的耐疲勞強度較低,極易產生開裂。(3)支架在戶外強烈日光作用下,易引起裂紋或破碎。另外,聚碳酸脂在加工過程中,由于模具設計不當、加工方法欠妥也會使支架容易開裂。現場所看到的一些支架變形和斷裂現象說明了這一點。

3防止絕緣導線配電線路斷線事故的措施

對于采用三角支架布置的緊湊型配電線路,斷線原因主要由制造三角架的材料引起的。因此,我們進行了新型復合絕緣三角支架的研制,其絕緣子外絕緣采用硅橡膠材料,內部起承載力作用的為環氧玻璃鋼筒芯捧。芯棒與固定導線機構的聯接,采用壓接形式。復合絕緣三角支架的優點是:機械強度及污閃電壓高、免維護、耐腐蝕、十分適合用作戶外絕緣。考慮到支架懸于空中,是用于固定絕緣導線的機構,選擇強度較高、重量輕、耐腐蝕性能好的鑄鋁材料。目前這種新型的復合絕緣三角支架已經通過試驗并掛網運行。對于普通型絕緣導線配電線路,國外自60年代就已經開展了配電系統雷電過電壓的研究,提出各種方案來解決斷線問題。縱觀國外近30年的研究成果,防止絕緣導線斷線的主要措施有:(1)安裝架空地線和避雷器等避雷裝置,限制雷電過電壓和分流了雷電能量。(2)局部增加絕緣厚度,或采用長閃絡路徑避雷裝置,延長閃絡路徑,導致電弧容易熄滅。(3)采用新型結構的絕緣子,在絕緣子與導線聯接處,剝離局部絕緣導線的絕緣層,使電弧能夠在剝離部分滑動,而不是固定在某一點燒蝕。該絕緣子帶有滅弧外間隙,雷電過電壓作用時,能切斷工頻續流,防止續流燒斷導線。(4)提高線路絕緣水平,即提高絕緣子的50%放電電壓,明顯改善防雷性能。不過,至今仍沒有一種比較完美的措施,能夠解決普通型絕緣導線配電線路的斷線事故。各地在解決絕緣導線斷線時,應根據當地供電可靠性要求、雷電活動的特點及經濟能力,采取合適的措施。

4結束語

綜上所述，隨著經濟發展和城鎮化進程加快，我國對電力需求呈現極具增長態勢，社會對電力供應提出了更高的要求。其中配電線路是我國電網的重要組成部分，具有面廣量大的特征，如何保證配電線路安全性和穩定性成為電力企業發展面臨的重要問題。因此在具體工作開展中，工作人員應結合配電線路實際情況，合理分析當地的氣候原因和外部環境，以此為依據綜合處理線路斷線問題。并且在檢修和維護過程中密切關注相關設備具體情況，根據運行實際予以有效調整和維護，保證線路具備良好的絕緣性能和抗損壞能力。

參考文獻：

[1]宗強,郁杰,方江,等.配電網10kV絕緣橫擔典型布置方案概述[J].供用電,2018(2):74-78.

[2]李鑫,宛國良,唐忠斌,等.采用絕緣橫擔提高10kV架空線路耐雷水平的研究[J].廣東電力,2019(5).

[3]盛俊豪,尹云.探討配電線路運維檢修技術存在的問題和解決對策[J].電力系統裝備,2019(8):142-142.