談10kV絕緣架空線路避雷線保護(hù)角的選擇

鄭帥

摘? 要：現(xiàn)代化的生活已經(jīng)離不開電力能源的支撐，目前在我國(guó)電網(wǎng)中，10kV配電線路被廣泛應(yīng)用，然而其絕緣效果較差、易受雷擊而無法正常供電。該文主要針對(duì)10kV絕緣架空線路避雷線保護(hù)角進(jìn)行探究，對(duì)絕緣架空線的特點(diǎn)進(jìn)行論述，并針對(duì)避雷線保護(hù)角的選擇展開了詳細(xì)分析，得出保護(hù)角選取的最佳方案，以便為今后線路鋪設(shè)、改造人員提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：10kV? 絕緣架空線路? 避雷線? 保護(hù)角

中圖分類號(hào)：TM72 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）08（b）-0031-02

在現(xiàn)代化建設(shè)不斷發(fā)展的過程中，10kV配電線路被廣泛運(yùn)用，由雷雨天而導(dǎo)致的雷擊斷線現(xiàn)象也逐年增多。如何有效解決配電線路問題，做好線路防雷保護(hù)工作，是當(dāng)前電力配送人員所應(yīng)急需考量的事。在10kV絕緣架空線路中安裝避雷線保護(hù)角，可以有效防止在雷雨天氣中，因雷電過電壓閃絡(luò)而造成的線路中因電流過大，燒斷電線的現(xiàn)象發(fā)生。

1? 絕緣架空線特點(diǎn)

絕緣架空線相比于傳統(tǒng)的裸露導(dǎo)線，具備更好的絕緣性能，借助于導(dǎo)線外皮的絕緣材料，使導(dǎo)線能夠有效地與外界環(huán)境相隔離，提升配電線路供電的穩(wěn)定性。絕緣架空線的絕緣外皮顏色多種多樣，可以使其視覺上看起來更為美觀，并且全新的絕緣導(dǎo)線可以有效防止因樹枝搭接而造成短路現(xiàn)象的發(fā)生，令城市綠化人員可以對(duì)樹木更好地修剪，保證整個(gè)城市的綠化與美觀并存。全新的絕緣架空線可以有效降低非電力人員因誤觸而引發(fā)的電擊事故發(fā)生頻率，提升社會(huì)生活的安全性。此外，這種全新的導(dǎo)線與傳統(tǒng)導(dǎo)線相比，因絕緣外皮具備良好的導(dǎo)熱、散熱性能，加大了導(dǎo)線的散熱面積，提升了單線路段的載流上限及電力輸送的效率[1]。

然而絕緣導(dǎo)線在使用過程中，若是架設(shè)線路的方法不規(guī)范而導(dǎo)致導(dǎo)線的絕緣外皮與導(dǎo)線間有水分滲透進(jìn)去。在進(jìn)行供電過程中，滲透進(jìn)去的環(huán)境污水因多具有酸性，就會(huì)在電的作用下而發(fā)生電解作用，加快對(duì)金屬導(dǎo)線的侵蝕速率，加速電線的老化，甚至?xí)蛊洚a(chǎn)生鼓凸或發(fā)生導(dǎo)線斷裂現(xiàn)象，極大地影響了導(dǎo)線的使用壽命。

2? 避雷線保護(hù)角的選擇分析

2.1 確立分析前的約束條件

避雷線的架設(shè)主要是為了防止導(dǎo)線因雷擊而出現(xiàn)線路跳閘或斷線現(xiàn)象發(fā)生，為了使這一工作順利進(jìn)行就應(yīng)該遵守相應(yīng)的工程技術(shù)規(guī)范原則，除此之外，進(jìn)行保護(hù)角選擇工作之前還應(yīng)確立一定的數(shù)據(jù)分析約束條件。在開展分析工作前，應(yīng)先查閱相關(guān)資料搜集相關(guān)的配電線路設(shè)計(jì)方法，并借助于資料中的各類公式與實(shí)際數(shù)據(jù)，計(jì)算出避雷線的保護(hù)范圍、保護(hù)角與雷電繞擊率間的關(guān)系，線路的耦合系數(shù)、保護(hù)避雷線的檔距中央并對(duì)線路架設(shè)過程中的多種應(yīng)力進(jìn)行分析，以保證工作順利進(jìn)行[2]。

例如：某地在確立約束條件時(shí)，首先，對(duì)國(guó)家出臺(tái)的配電線路架設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行查閱，保證導(dǎo)線的最低處與地面間距應(yīng)不小于6.5m，結(jié)合當(dāng)?shù)氐呐潆娋€路架設(shè)情況，檔距約在50m，弧錘距離約在1.3m，即線路桿體的總高度應(yīng)該在7.8m以上，根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式可以得出，保護(hù)角α的角度應(yīng)在10°以上。其次，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況將避雷線的保護(hù)范圍進(jìn)行確定，隨后根據(jù)保護(hù)角與雷電繞擊率之間的關(guān)系將保護(hù)角的取值范圍進(jìn)行進(jìn)一步確立，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境保護(hù)角α的取值范圍應(yīng)該不大于25。再次，還應(yīng)有效保護(hù)較易受雷擊的避雷線檔距中央，使其與導(dǎo)線間氣隙滿足下述公式：

其中l(wèi)為檔距，由此可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，進(jìn)一步推算出避雷線的保護(hù)角α應(yīng)在25.9°范圍以內(nèi)。最后，結(jié)合10kV相關(guān)施工建設(shè)規(guī)程，對(duì)實(shí)際地點(diǎn)的應(yīng)力情況進(jìn)行分析，可得：在常溫?zé)o風(fēng)情況下，該處的導(dǎo)線最低點(diǎn)應(yīng)力為84.79N/mm2，避雷線的最低點(diǎn)應(yīng)力為380.4N/mm2。因此，避雷線的架設(shè)高度應(yīng)在2.59m以下，經(jīng)計(jì)算就可得出保護(hù)角α的取值應(yīng)該大于17.2。

2.2 對(duì)避雷線的防雷效果測(cè)評(píng)

在開展防雷效果測(cè)評(píng)前，應(yīng)對(duì)配電線路架設(shè)區(qū)域的雷電產(chǎn)生次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過查詢?cè)摰赝甑南嚓P(guān)氣象數(shù)據(jù)，將該地區(qū)近些年的雷電產(chǎn)生次數(shù)記錄下來。為了方便后續(xù)對(duì)線路防雷效果的評(píng)價(jià)，在對(duì)該地區(qū)歷年的雷電次數(shù)統(tǒng)計(jì)過后，應(yīng)該經(jīng)計(jì)算取均值。還應(yīng)查詢相關(guān)資料，將地區(qū)的雷電擊桿率進(jìn)行明確。

分析導(dǎo)線跳閘與燒斷原理，其是因?yàn)槔纂姷碾妷狠^大，導(dǎo)致線路中出現(xiàn)高壓閃絡(luò)現(xiàn)象，產(chǎn)生外放電弧，進(jìn)而影響配電線路的正常運(yùn)行。因此，在數(shù)據(jù)提取完成后，應(yīng)對(duì)地區(qū)的線路建弧率進(jìn)行計(jì)算。其估算公式為：

其中E表示線路中絕緣子串的平均工作電壓梯度，其單位是kV/m，通過結(jié)合其余相關(guān)公式對(duì)該地的線路進(jìn)行計(jì)算可得，線路的建弧率約為0.36。

最后，為了能夠更為直觀地看到絕緣架空線路避雷線保護(hù)角安裝后的防雷效果，還應(yīng)對(duì)線路的雷擊跳閘率進(jìn)行計(jì)算。通過對(duì)線路耐雷水平概率、擊桿率、繞擊率、耦合系數(shù)等數(shù)據(jù)的分析可以得到絕緣導(dǎo)線的耐雷水平。進(jìn)而可以得到，若不發(fā)生避雷線檔距中央被雷電擊中的現(xiàn)象時(shí)，其雷擊跳閘率為：

2.3 避雷線保護(hù)角選擇

在確定絕緣架空線路避雷線保護(hù)角時(shí)，應(yīng)該參照實(shí)際地點(diǎn)的10kV配電線路特點(diǎn)，并依據(jù)測(cè)評(píng)計(jì)算得出的雷擊跳閘率進(jìn)行相關(guān)工作，找尋出一種滿足相關(guān)約束條件的避雷線保護(hù)角架設(shè)方案[3]。

在10kV配電線路的架設(shè)過程中，當(dāng)避雷線的保護(hù)角增大時(shí)，相應(yīng)的耦合系數(shù)也會(huì)提升，線路的耐雷水平也會(huì)有所增加。但是，隨之而來的，雷電繞擊率也會(huì)提升，導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線更易遭受雷擊。因此，確立保護(hù)角角度時(shí)，應(yīng)該在調(diào)控雷電繞擊率的基礎(chǔ)上，盡可能地增加其角度，以達(dá)到更好的耐雷擊效果。由上述計(jì)算可得17.5<α≤25，因此在滿足相關(guān)施工建筑規(guī)定及約束條件的基礎(chǔ)上，將該地區(qū)的避雷線保護(hù)角定為25°的設(shè)計(jì)方案可以最大程度提升10kV配電線路的防雷效果。

2.4 絕緣導(dǎo)線防雷措施

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，配電線路的防雷措施也被不斷改進(jìn)，目前10kV配電線路上的高效防雷已經(jīng)可以借助于氧化鋅避雷器來完成，以免人們正常用電受到影響。在雷雨天氣時(shí)，云層間會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象，極強(qiáng)的電流極易擊中配電線路，導(dǎo)致線路跳閘或?qū)Ь€斷裂，而避雷針的安裝可以實(shí)現(xiàn)高效分流的效果，降低雷擊對(duì)配電線路的影響。

例如：某配電區(qū)域通過安裝避雷針使該地區(qū)線路發(fā)生雷擊現(xiàn)象時(shí)，能夠?qū)⒁徊糠指邏弘娏鹘柚跅U塔直接傳入地下被大地吸收;而另一部分無法被桿塔所承載的電流則借助于氧化鋅避雷針來實(shí)現(xiàn)分流，傳導(dǎo)入大地被其接收，盡最大程度避免了配電線路被損毀。并且，在加裝氧化鋅避雷針后，可以在雷雨天氣中，保障線路中的電流處于持續(xù)穩(wěn)定的狀態(tài)，不會(huì)因電流波動(dòng)劇烈而產(chǎn)生電流峰值，對(duì)線路的雷擊事故起到較好的預(yù)防作用。

若是施工資金充足可選擇在每個(gè)電線桿塔頂端都加裝避雷針，以提升防雷效果;若是施工項(xiàng)目資金有限，則應(yīng)該在雷擊多發(fā)路段緊密安裝避雷針，并在其余線路段上稀疏安裝，以盡可能達(dá)到更好的防雷效果。此外，為了提升避雷針的功效，在進(jìn)行避雷針導(dǎo)線接地時(shí)，應(yīng)該盡量選擇接地電阻較小的接入點(diǎn)，以保證雷擊電流可以順利導(dǎo)入大地，提升防雷效果。并在使用的過程中，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)設(shè)備的監(jiān)管工作，保證其能夠正常運(yùn)行，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行檢修，保障配電線路的安全供電。

3? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，10kV配電線路已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的供電線路中，為提升整體的供電效果，對(duì)其避雷線保護(hù)角的防雷效果進(jìn)行研究具有至關(guān)重要的意義。在分析避雷線保護(hù)角選擇時(shí)，應(yīng)該確立相應(yīng)的約束條件，并對(duì)方案的防雷效果進(jìn)行測(cè)評(píng)，以便依據(jù)于此找尋出最佳的保護(hù)角角度，最后還應(yīng)該對(duì)防雷措施進(jìn)行探討，以便進(jìn)一步提升線路的防雷效果，促進(jìn)我國(guó)電力企業(yè)發(fā)展速率。

參考文獻(xiàn)

[1] 張靜，金明，程云國(guó)，等.10kV絕緣架空線路避雷線的保護(hù)角選擇[J].電瓷避雷器，2019（2）：84-89.

[2] 佚名.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司完成世界首臺(tái)35kV架空線路絕緣包覆機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)首試[J].電力信息與通信技術(shù)，2016，14（11）：67.

[3] 熊國(guó)平.10kV絕緣架空線路的防雷問題研究[J].科技展望，2015，25（10）：120.