10 kV架空絕緣線路雷擊斷線事故分析

潘龍雨1,，潘英吉2,，周和平1

（1. 吉林市能興電力設(shè)備有限公司，吉林 吉林 132011,；2. 吉林供電公司,，吉林 吉林 132001）

摘要：針對(duì)雷擊10 kV架空絕緣線路，造成線路斷線事故,，從理論上分析導(dǎo)線斷線機(jī)理,，并結(jié)合電力行業(yè)DL/T 1292-2013標(biāo)準(zhǔn)，提出采用穿刺防弧金具和串聯(lián)間隙避雷器兩種防護(hù)措施,。

關(guān)鍵詞：10 kV線路,；斷線機(jī)理；雷擊

為提高供電的可靠率,，一般城鎮(zhèn)內(nèi)的10 kV配電線路大部分采用絕緣架空線路,，提高了配電網(wǎng)的供電可靠性，杜絕了一些鳥(niǎo)害及外力破壞造成感電事故的發(fā)生,。但在雷雨天氣,，時(shí)有發(fā)生雷電或感應(yīng)雷電落到絕緣線路上，導(dǎo)致架空絕緣導(dǎo)線斷線,，造成局部地區(qū)停電事故,。

1 斷線機(jī)理

圖1 單相接地

10 kV電力系統(tǒng)中性點(diǎn)一般采用不接地運(yùn)行方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),，不構(gòu)成短路,，因此電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：允許帶接地點(diǎn)運(yùn)行2 h。在10 kV架空絕緣線路上,，對(duì)地距離相對(duì)較近的是針式絕緣立瓶,，也是配電網(wǎng)對(duì)地絕緣比較薄弱的環(huán)節(jié)。在雷電或感應(yīng)雷電落到線路上,，如C相上時(shí),，通常在針式絕緣立瓶的左側(cè)或右側(cè),，距離在 L = 100～120 mm處導(dǎo)線絕緣層被擊穿，這一點(diǎn)是雷電擊穿導(dǎo)線絕緣層,，對(duì)地放電的最近距離,。導(dǎo)線絕緣層被擊穿后，表面呈現(xiàn)一細(xì)小針孔狀,，雷電壓在針孔位置對(duì)絕緣立瓶底部進(jìn)行放電,，即形成雷電流Id，并通過(guò)桿塔泄入大地,，造成C相瞬間接地,，雷電流過(guò)后，其他良好相( A,、B )的工頻電容電流Ix= IA+ IB沿雷電流通道的接地點(diǎn)流回到電源,，由瞬間接地轉(zhuǎn)變成持續(xù)性接地，最終工頻續(xù)流引起的弧光將架空絕緣導(dǎo)線燒斷,，如圖1所示,。

C相接地，C相對(duì)地電壓為零,，即Uc= 0 V,，A相和B相對(duì)地電壓升高為線電壓。因雷電擊穿絕緣導(dǎo)線外皮所形成的針孔,，便是高壓端產(chǎn)生電弧的弧根,，雖然弧根受到負(fù)荷的電磁力作用，但因絕緣層的阻礙,，固定在針孔位置的弧根無(wú)法移動(dòng),。這與架空裸導(dǎo)線有著明顯的不同，雷電落在裸導(dǎo)線造成立瓶閃絡(luò)后,，良好相的工頻電容電流沿此通道流動(dòng)并起弧燃燒,，同時(shí)弧根在負(fù)荷的電磁力作用下，沿著負(fù)荷電流流動(dòng)的方向移動(dòng),，弧根對(duì)地距離迅速拉大,，直至電弧熄滅。如果雷電落在兩相或三相絕緣導(dǎo)線上導(dǎo)致立瓶閃絡(luò),，與大地形成短路,，電流保護(hù)動(dòng)作跳閘。

2 防護(hù)措施

經(jīng)上述分析,，雷擊閃絡(luò)后的工頻續(xù)流形成的電弧是造成架空絕緣導(dǎo)線燒斷的根本原因,。為防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線事故發(fā)生，通常采用兩種方法。

2.1 穿刺防弧金具

采用防護(hù)方式是允許架空絕緣線路有一定的雷擊閃絡(luò)概率,，但應(yīng)設(shè)法把雷擊閃絡(luò)后產(chǎn)生的工頻續(xù)流進(jìn)行疏導(dǎo),，達(dá)到保護(hù)導(dǎo)線免于電弧燒傷斷線的目的。這種方法可通過(guò)在架空絕緣線路上安裝穿刺防弧金具措施來(lái)實(shí)現(xiàn),，如圖2所示,。

10 kV架空絕緣線路上的穿刺防弧金具長(zhǎng)度約為800 mm，以絕緣立瓶為中心線,，每側(cè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)1= 400 mm，并牢固卡住在絕緣導(dǎo)線上,，使其防弧金具刺穿絕緣導(dǎo)線的絕緣層與芯線有充分的接觸面積,。在架空絕緣線路遭到雷擊后，雷電在L點(diǎn)距絕緣立瓶了工頻續(xù)流,，弧光自動(dòng)熄滅,。

圖2 防弧金具安裝位置

3 避雷器保護(hù)范圍

100～120 mm處對(duì)其絕緣立瓶根部放電，同時(shí)低壓端的弧根被鉗制在絕緣立瓶的底部,，放電過(guò)后,，工頻續(xù)流（電容電流）沿雷擊通道流回到電源并產(chǎn)生工頻弧光，同時(shí)高壓側(cè)的弧根受到負(fù)荷的電磁力作用,，沿負(fù)荷方向通過(guò)防弧金具迅速移動(dòng),，拉大了工頻續(xù)流的放電間隙，最終在距立瓶不到的距離內(nèi)弧光自動(dòng)熄滅,。

2.2 串聯(lián)間隙避雷器

在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),，施加到外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器的電阻片上的電壓較低，系統(tǒng)大部分電壓被串聯(lián)間隙所分壓,，這樣電阻片不存在老化問(wèn)題,，可免維護(hù)；與無(wú)間隙金屬氧化物避雷器相比,，即便金屬氧化物避雷器本體損壞,，因有串聯(lián)間隙的隔離，不至于引起正常運(yùn)行情況下的系統(tǒng)接地或短路故障,。外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器與內(nèi)串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器相比,，因受雷雨天和風(fēng)力的影響，在間隙放電穩(wěn)定性上略有差異,，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，成本低，便于巡視避雷器的運(yùn)行狀況,，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,，更適合架空線路應(yīng)用，如圖3所示。

圖3 串聯(lián)間隙避雷器

當(dāng)雷擊到10 kV線路上時(shí),， 雷電過(guò)電壓幅值超過(guò)串聯(lián)間隙放電電壓后,，間隙被擊穿，避雷器電阻片呈現(xiàn)低阻抗導(dǎo)通狀態(tài),，雷電三角波順勢(shì)泄入大地,，起到防止絕緣立瓶閃絡(luò)，隨后工頻續(xù)流沿放電通道,，流回到電源,，在放電接點(diǎn)處產(chǎn)生工頻電弧，同時(shí)施加到避雷器本體上的電壓基本上恢復(fù)正常,，電阻片即可呈現(xiàn)高阻抗,，阻斷

對(duì)于通常應(yīng)用的FZS–12/5復(fù)合支柱絕緣子，雷電全波沖擊耐受電壓為75 kV,，與其配合的避雷器沖擊放電電壓應(yīng)該滿足Ubf≤75 kV的要求,，避雷器放電后的殘壓應(yīng)為沖擊放電電壓的30%，即Ucy= 52.5 kV,。在實(shí)際運(yùn)行中,，因避雷器的接地極年久腐蝕老化，接地電阻值增大,，甚至接地極銹蝕斷裂,，桿塔形成自然接地，不利于雷電能量對(duì)地釋放,，使得避雷器的保護(hù)范圍縮小,，部分雷電能量仍然儲(chǔ)存在線路中。在避雷器放電過(guò)程中,，殘壓達(dá)到52.5 kV時(shí),，其電阻片的阻值就會(huì)突然增大，雷電流立刻被截止,，雷電壓的幅值就會(huì)隨之陡然上升,，其幅值會(huì)再次超過(guò)75 kV，雷電波在行進(jìn)過(guò)程中對(duì)鄰近桿塔絕緣子進(jìn)行放電,，造成絕緣子反擊閃絡(luò),，甚至造成兩相或三相弧光短路。

4 建議

10 kV線路運(yùn)行越年久越容易遭到雷擊,，其主要原因是避雷器接地極電阻值逐年在變大,，保護(hù)范圍在縮小，并且支柱絕緣立瓶又是系統(tǒng)對(duì)地絕緣較薄弱的環(huán)節(jié),，為保護(hù)全線路安全運(yùn)行,，防止反擊雷造成相鄰桿塔絕緣子閃絡(luò)，需要多渠道增大雷電流泄入大地的能力。目前主要采取的技術(shù)措施是加大對(duì)接地極的改造,，減小接地電阻值,，另一方面，線路增加線路避雷器的運(yùn)行組數(shù),，提高并聯(lián)分流的能力,，加速將雷電能量泄入大地。城市里的架空絕緣配電線路,，雖然有高大建筑物的遮擋,，起到防止直擊雷打到線路上的作用，但大部分桿塔都是建立在硬路基地面上,，給施工改造接地極帶來(lái)一定的困難,，基本上維持原來(lái)的接地方式。為此提出：無(wú)論在城市里或在曠野的雷電密集地區(qū),，建議逐基逐相安裝避雷器來(lái)保護(hù)全線路。目前避雷器除滿足自身功能外,，又能做支柱絕緣子,，在10 kV線路中起到雙重作用。

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（責(zé)任編輯：劉艷玲）

中圖分類號(hào)：TM561

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1003-0867(2017)02-0026-02