探究10kV架空绝缘导线防雷击断线防护措施.docx

探究10kV架空绝缘导线防雷击断线防护措施【摘要】架空绝缘导线在配电网中应用广泛且已成为主流。与电缆相比又具有投资省、建设快的经济优势因此在配电网建设中广泛使用架空绝缘导线已成为主要发展方向。但在实际运行中绝缘导线遭受雷击的可能性不比裸导线少且雷击绝缘导线后断线概率较高故障查找和恢复困难不利于供电可靠性的提升。同时绝缘导线断线后不一定会引起保护动作在此情况下掉落的导线极易造成人身触电伤害和公众财产损失。因此探究行之有效的绝缘线防雷措施对促进配电网的健康发展具有非常重要的意义。【关键词】绝缘导线;耐雷水平;防雷措施1绝缘导线雷击断线原因分析当雷击导线或线路附近时直击雷或感应雷过电压作用于导线若该电压超过线路的耐雷水平将导致线路绝缘发生冲击闪络。雷电过电压的持续时间很短通常情况下只有几十微秒此时若闪络电弧熄灭则线路绝缘恢复不会造成严重影响。但闪络发生后弧道内因有游离电子的存在通常情况下容易在工频电压作用下于闪络通道内持续流过短路电流即形成工频短路电弧该电弧的弧根温度达到数千摄氏度。对于裸导线电弧在电磁力的作用下弧根沿导线表面不断滑移在严重灼伤导线或绝缘子前断路器动作电弧被切断。而对于绝缘线因受周围绝缘的阻凝电弧只能在闪络位置处（对于绝缘导线该位置呈针孔状）持续燃烧能量集中于一点。铝材在高温下强度低、塑性差、易产生裂纹因此导线在自身拉力和电弧电磁力的多重作用・20・下将在极短的时间内发生断线。2绝缘导线防雷击断线分析根据上述架空绝缘导线线路雷击断线机理分析可以看出防雷击断线措施可考虑以下三方面：一是提升线路本身的耐雷水平防止线路绝缘子等发生冲击闪络;二是降低冲击闪络发生后的建弧率遏制工频短路电弧的产生;三是改变电弧的灼烧路径使其至少不集中于一点灼烧导线。2.1提升线路耐雷水平当雷电过电压超过线路绝缘子50%放电电压时绝缘子将发生闪络。而架空导线上的雷电过电压与线路高度、雷击点与线路的距离、雷电参数、杆塔型式、高度和接地电阻等有关。提升线路耐雷水平一是可采取增加绝缘子片数、更换绝缘子型号（如将瓷绝缘子更换为硅橡胶复合绝缘子等）、改善绝缘子性能等方式提升绝缘子50%放电电压并可通过将裸导线更换成为绝缘导线、在导线与绝缘子之间增加绝缘皮、将铁横担更换为绝缘横担等方式增加线路的绝缘水平;二是可以通过架设避雷线、加装避雷器、降低杆塔高度、改善杆塔接地电阻等方式降低导线上的雷电过电压避免绝缘子发生闪络。架设避雷线和加装避雷器均是希望借助避雷线和避雷器的对雷电流的分流作用降低杆塔与导线之间的电位差确保其小于绝缘子50%放电电压而保护绝缘子不发生闪络。避雷线对导线有屏蔽和耦合作用可以有效降低导线的感应过电压。但因10kV线路本身绝缘水平设计较低架设避雷线后线路感应过电压仍易导致绝缘子闪络防护效果没有高电压等级的线路防护效果好因此除在直击雷频繁的区域可选择架设避雷线外一般原则上不采用。相对来讲安装避雷器是比较好的防雷措施。线路避雷器并联在绝缘子附近当线路上的过电压超过避雷器的放电电压时避雷器先行放电加在绝缘子上的电压始终被限制在避雷器的残压范围可有效防止绝缘子发生闪络雷电流过后避雷器还能限制工频短路电弧的产生因此其具有优越的保护性能。但避雷器的保护范围仅为装设避雷器的当基杆塔全线使用建设成本较高且避雷器本体长期工作在运行电压下加上雷击时的过电压冲击容易发生老化并且不易被察觉运行维护难度较高。为弥补上述不足出现了带外间隙的氧化锌避雷器亦称线路过电压保护器（如图1所示）图1线路过电压保护器示意图避雷器只有在一定幅值的雷电过电压作用下串联间隙击穿后才处于工作状态正常运行时不承受工频电压且因并联了放电间隙其绝缘外套的爬电距离可以有所减小即可减少避雷器的阀片数量降低造价。因串联间隙的隔离作用即使避雷器电阻片劣化也不至于影响线路的正常运行工作可靠性较高。但在实际应用中因避雷器需要接地良好敷设接地体不仅增加额外成本而且在很多场合难于实现限制了线路过电压保护器的应用范围。此外适当考虑降低杆塔高度亦是降低雷电过电压的有效方式。根据规程DL/T620-1997在距架空线路>65m处雷云对地放电时线路上产生的感应过电压最大值可按下式计算。式中Ui为雷击大地时感应过电压最大值kV;I为雷电流幅值kA;hc导线平均高度m;s为雷击点与线路的距离m。可见导线的感应过电压与杆塔高度密切相关有学者研究表明在同等条件下12m的杆塔雷击跳闸率较15m的杆塔相比可以下降11%。2.2降低绝缘子闪络后的建弧率线路绝缘发生冲击闪络