徐興發(fā)，聶一雄，鄧小康，徐 亮，林 偉

0 引言

在電力系統(tǒng)中，配電線路承擔(dān)電力電能的傳輸分配功能，線路的安全可靠運(yùn)行直接影響供電企業(yè)的可靠供電能力，影響社會(huì)企事業(yè)及廣大用戶的生產(chǎn)和生活。配電網(wǎng)10 kV 架空裸導(dǎo)線線路暴露在自然中，極易受到外界的影響和損壞，因此，在我國(guó)地級(jí)市尤其是農(nóng)網(wǎng)改造中，越來(lái)越多的配網(wǎng)線路改造為架空絕緣導(dǎo)線。隨著架空線路絕緣化程度的提高，絕緣導(dǎo)線的雷擊問(wèn)題也趨于嚴(yán)重，絕緣導(dǎo)線雷擊斷線頻繁發(fā)生，對(duì)電網(wǎng)可靠運(yùn)行和人生安全構(gòu)成威脅，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

在北京、廣州、湛江等很多城市出現(xiàn)了多次架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線事故。因此，如何妥善解決雷擊斷線問(wèn)題，以確保配網(wǎng)架空絕緣線路安全運(yùn)行已成為配電網(wǎng)系統(tǒng)中一個(gè)需要解決的重要問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外對(duì)配網(wǎng)架空絕緣導(dǎo)線斷線問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究［1～6］，為絕緣導(dǎo)線的雷電防護(hù)提供深層的理論指導(dǎo)和具體、可靠的防雷措施。

以南方電網(wǎng)2011 年度科技立項(xiàng)為例，其批準(zhǔn)的配網(wǎng)防雷項(xiàng)目達(dá)6 項(xiàng)，下屬?gòu)V東電網(wǎng)公司規(guī)劃項(xiàng)目中，也著重提出于2011 年～2013 年經(jīng)費(fèi)預(yù)算2 000 萬(wàn)進(jìn)行廣東電網(wǎng)架空線路防雷策略及綜合治理等關(guān)鍵技術(shù)研究。

1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研10 kV 架空絕緣導(dǎo)線

湛江地處廣東省南部，毗鄰南海屬于低緯度亞熱帶季風(fēng)區(qū)，年平均雷暴日90 天，最多的一年有110 多天，雷暴活動(dòng)激烈，雷電強(qiáng)度大，為多雷暴地區(qū)［7］。調(diào)研雷害嚴(yán)重的東海地區(qū)10 kV 架空絕緣線路，以東簡(jiǎn)站10 kV 港口線、邁旺站10 kV 西灣線邁旺支線為研究對(duì)象，對(duì)線路的基本資料進(jìn)行分析。

1.1 東海地區(qū)10 kV 架空絕緣導(dǎo)線的基本情況

東簡(jiǎn)站10 kV 港口線:該線路始于東簡(jiǎn)變電站，止于東簡(jiǎn)鎮(zhèn)蹦塘村，線路全長(zhǎng)9.6 km，2010年4 月20 日正式投運(yùn)。絕緣導(dǎo)線型號(hào)為JKLGYJ－150 mm2;采用針式PS －15 M/T 絕緣子和懸式XP－7 絕緣子;全線桿塔157 基(鐵塔40 基，混凝土桿117 基);該線路在雷害事故前沒(méi)有安裝避雷器、防弧金具等措施對(duì)線路進(jìn)行防護(hù)。

邁旺站10 kV 西灣線邁旺支線:該線路始于邁旺變電站西灣線2 號(hào)桿，止于民安鎮(zhèn)邁旺村，線路全長(zhǎng)1.4 km，2011 年4 月10 日正式投運(yùn)。絕緣導(dǎo)線型號(hào)為JKLGYJ－150 mm2;采用針式PS－15 M/T 絕緣子和懸式絕緣子X(jué)P －7;全線都是混凝土桿塔18 基;該線路在雷害事故前沒(méi)有安裝避雷器、防弧金具等措施對(duì)線路進(jìn)行防護(hù)。

1.2 架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研

架空絕緣導(dǎo)線在直擊雷或感應(yīng)雷過(guò)電壓作用下，引起絕緣子閃絡(luò)并擊穿導(dǎo)線絕緣層，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線斷線。供電部門能夠?qū)?0 kV 線路和設(shè)備故障及時(shí)處理，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況:

(1)東簡(jiǎn)站10 kV 港口線受雷害引起斷線事故，維修人員進(jìn)行故障點(diǎn)處理，雷害發(fā)生在港口線北港支13 號(hào)桿，導(dǎo)致架空絕緣線路三相均出現(xiàn)雷擊斷線現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)拍攝到絕緣導(dǎo)線斷線的照片如圖1 所示。

圖1 10 kV 港口架空絕緣導(dǎo)線現(xiàn)場(chǎng)拍攝圖片F(xiàn)ig．1 Scene of the shooting picture of 10 kV overhead insulation wire port

(2)邁旺站10 kV 西灣線邁旺支線受雷擊導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線斷線，雷害事故發(fā)生在2 號(hào)桿，供電部門及時(shí)處理，事故后現(xiàn)場(chǎng)拍攝到的相片如圖2所示。雷害事故導(dǎo)致線路中A，C 相導(dǎo)線斷裂。

圖2 10 kV 西灣線邁旺支線現(xiàn)場(chǎng)拍攝圖片F(xiàn)ig．2 Scene of the shooting picture of 10 kV Maiwang branch of Xiwan wires

1.3 桿塔接地電阻的測(cè)量

2011 年11 月湛江供電局采用AI-6301 自動(dòng)抗干擾地網(wǎng)電阻測(cè)量?jī)x對(duì)10 kV 架空線路桿塔接地電阻進(jìn)行測(cè)量，圖3 為AI-6301 自動(dòng)抗干擾地網(wǎng)電阻測(cè)量?jī)x，測(cè)量桿塔的接地電阻情況如表1所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)用AI-6301 自動(dòng)抗干擾地網(wǎng)電阻測(cè)量?jī)xFig．3 AI-6301 automatic anti-interference earth screen resistance measurement for experiment

表1 10 kV 架空線路桿塔接地電阻測(cè)量情況Tab．1 Grounding resistance measurement of 10 kV overhead line tower

調(diào)研分析，東海地區(qū)10 kV 架空線路均采用中性點(diǎn)不直接接地的運(yùn)行方式，部分桿塔接地電阻超標(biāo)，采用針式PS-15M/T 絕緣子與懸式XP-7絕緣子，絕緣水平不高，存在雷擊過(guò)電壓的安全隱患。雷電頻繁季節(jié)，容易導(dǎo)致架空線路絕緣子閃絡(luò)或雷擊斷線事故，嚴(yán)重影響供電可靠性、穩(wěn)定性。因此，需要對(duì)10 kV 架空絕緣導(dǎo)線雷擊導(dǎo)線問(wèn)題進(jìn)行分析，采取防護(hù)措施，減少雷擊導(dǎo)線事故發(fā)生率。

2 配電網(wǎng)10 kV 架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線分析

架空絕緣導(dǎo)線頻繁發(fā)生雷擊斷線已引起國(guó)內(nèi)外重視，研究雷擊斷線的機(jī)理，就如何有效防止絕緣導(dǎo)線發(fā)生雷擊斷線事故的焦點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行大量的研究和應(yīng)用技術(shù)研發(fā)工作［8～10］。配電線路的絕緣水平相對(duì)較低，配電網(wǎng)由于建筑物及樹木的屏蔽作用，不容易受到直擊雷或繞擊雷事故，因此，引起絕緣導(dǎo)線斷線的主要原因是雷電感應(yīng)過(guò)電壓［11～12］。

2.1 絕緣導(dǎo)線雷擊斷線機(jī)理

架空絕緣導(dǎo)線遭受雷擊后，感應(yīng)過(guò)電壓會(huì)使絕緣導(dǎo)線絕緣薄弱處形成擊穿孔，當(dāng)發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，在兩相或三相閃絡(luò)而形成金屬性短路通道，產(chǎn)生高達(dá)數(shù)kA 的工頻續(xù)流，電弧集中在某一點(diǎn)而不能滑動(dòng)，最終導(dǎo)致導(dǎo)線的燒斷。在某種因素下絕緣層的某處絕緣遭受損壞，形成針孔。針孔的出現(xiàn)顯著降低了該處的絕緣水平，當(dāng)雷電沖擊過(guò)后由于工頻續(xù)流或泄漏電流發(fā)展到一定程度時(shí)就在此處產(chǎn)生穩(wěn)定的工頻電弧。此時(shí)針孔附近的介質(zhì)會(huì)阻凝電弧的移動(dòng)，使弧根停留在破壞點(diǎn)處燃燒，接觸電阻產(chǎn)生的熱應(yīng)力將引起導(dǎo)線的局部破壞，繼而引起斷線或是故障切除裝置動(dòng)作。由此可見，在工頻續(xù)流形成之前導(dǎo)線絕緣層局部一定已出現(xiàn)了損壞，造成這一損壞的原因絕大多數(shù)情況下是雷電過(guò)電壓。

2.2 理論計(jì)算

感應(yīng)過(guò)電壓是引起架空絕緣線路絕緣閃絡(luò)乃至斷線的主要原因。絕緣子閃絡(luò)概率計(jì)算考慮兩個(gè)因素［13～14］:一是絕緣子閃絡(luò)判據(jù)，取決于絕緣子的U50%雷電沖擊放電電壓;二是感應(yīng)過(guò)電壓的計(jì)算。

當(dāng)雷擊點(diǎn)與線路的水平距離s 大于65 m 時(shí)，計(jì)算雷擊線路附近大地時(shí)，導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓幅值Ug為［15］:

式中:I 為雷電流幅值，kA;hd為導(dǎo)線對(duì)地平均高度，m;s 為雷擊點(diǎn)距離導(dǎo)線正下方的水平距離，m。

氣象資料統(tǒng)計(jì)，湛江地區(qū)年平均雷暴日為90天，根據(jù)地面落雷密度與雷暴日的關(guān)系 (γ =0.007Td次/km2)，計(jì)算該地區(qū)地面落雷密度γ 為0.630 次/km2，架空線路每公里每年雷擊閃絡(luò)的次數(shù)N 為［5］

式中:smax=25hdImax/U50%，Imax為最大雷擊電流幅值，kA。結(jié)合東海地區(qū)10 kV 架空絕緣導(dǎo)線的調(diào)研情況，可以計(jì)算出該地區(qū)架空線路100/km 每年雷擊絕緣子閃絡(luò)的次數(shù)為2.03 次/100 km·a。

配電線路絕緣水平比較薄弱，在沒(méi)有采取任何防護(hù)措施下，發(fā)生雷擊過(guò)電壓，將引起絕緣子閃絡(luò)，在兩相或三相閃絡(luò)而形成金屬性短路通道，產(chǎn)生高達(dá)數(shù)kA 的工頻續(xù)流，電弧集中在某一點(diǎn)而不能滑動(dòng)，最終導(dǎo)致導(dǎo)線燒斷。假定斷線與閃絡(luò)次數(shù)成正比，可計(jì)算每年每千米架空絕緣導(dǎo)線的斷線次數(shù)。

3 東海10 kV 架空絕緣導(dǎo)線的防護(hù)措施

根據(jù)絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機(jī)理，及時(shí)切斷雷電流引起的工頻續(xù)流是防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的根本方法。為防止10 kV 架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線，降低絕緣子的閃絡(luò)率，目前國(guó)內(nèi)外采取的比較有效的防護(hù)措施主要有穿刺型防弧金具、過(guò)電壓保護(hù)器(串聯(lián)外間隙氧化鋅避雷器)、可調(diào)式保護(hù)間隙、支柱絕緣子、線路避雷器等。

3.1 安裝穿刺型防弧金具

3.1.1 穿刺型防弧金具工作原理

穿刺型防弧金具將高壓電極設(shè)計(jì)成穿刺結(jié)構(gòu)，通過(guò)尖齒刺穿導(dǎo)線絕緣層與線芯緊密接觸，引出高電位。當(dāng)雷電過(guò)電壓超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，在防弧金具的穿刺電極和接地電極之間引起閃絡(luò)，形成短路通道，接續(xù)的工頻電弧便在防弧金具上燃燒，以保護(hù)導(dǎo)線免于燒傷。高壓電極采用穿刺安裝方式，與絕緣層擠壓緊密，克服了剝線安裝方式存在的密封缺陷，絕緣罩的使用有效解決了絕緣導(dǎo)線局部裸露問(wèn)題。防弧金具能定位雷電沖擊放電路徑，疏導(dǎo)工頻電弧弧根，保護(hù)絕緣導(dǎo)線免于雷擊斷線的作用。

3.1.2 針對(duì)性的安裝穿刺型防弧金具

中國(guó)科學(xué)院與國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)防弧金具進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)與研究，對(duì)于輻射形架空絕緣線路，防弧金具應(yīng)安裝在絕緣子的負(fù)荷側(cè)，距離絕緣子軸線250 mm 處;對(duì)于環(huán)網(wǎng)架空絕緣線路，防弧金具應(yīng)在絕緣子兩側(cè)對(duì)稱安裝，距離絕緣子軸線150 mm 處，能夠取得更加好的防護(hù)效果［16～19］，如圖4 所示。

圖4 穿刺型防弧金具的安裝Fig．4 Installation of stab-type arc-protection fitting

東海地區(qū)雷電活動(dòng)頻繁，10 kV 架空絕緣導(dǎo)線易受直擊雷或感應(yīng)雷的作用，在導(dǎo)線上產(chǎn)生過(guò)電壓，引起絕緣導(dǎo)線的絕緣層破壞，之后在工頻電弧的作用下，造成絕緣導(dǎo)線燒斷。針對(duì)問(wèn)題，建議在架空線路上安裝穿刺型防弧金具:

(1)在雷電過(guò)電壓頻繁地區(qū)的線路，單回線路的每基桿塔三相均安裝。

(2)在桿塔架空多回架空線路，并過(guò)去發(fā)生過(guò)斷線的桿塔上安裝穿刺型防弧金具。

(3)在桿塔周圍有高的樹木或建筑物，易受到雷擊，在導(dǎo)線上產(chǎn)生過(guò)電壓，宜在附近3 個(gè)桿塔安裝穿刺型防金具。

(4)為防止感應(yīng)雷電波在轉(zhuǎn)角桿處因雙向進(jìn)波幅值升高，引發(fā)絕緣子閃絡(luò)，導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線斷線，可以在角度小于100°的轉(zhuǎn)角桿和兩邊的桿塔上，加裝穿刺型防弧金具。

上述桿塔上安裝穿刺型防弧金具，能夠避免或減少絕緣導(dǎo)線斷線事故，保證配電線路供電可靠。

3.2 安裝過(guò)電壓保護(hù)器

線路過(guò)電壓保護(hù)器(環(huán)形電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器)，由環(huán)電極、避雷器本體和串聯(lián)間隙組合而成，主要用于10 kV 交流輸電線路，防止雷擊引起的絕緣子閃絡(luò)，降低雷擊造成的線路跳閘率，如圖5 所示。

3.2.1 工作原理

圖5 環(huán)形電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器Fig．5 Installation of MOV with series gap formed of ring electrode

架空絕緣導(dǎo)線受感應(yīng)雷或直擊雷過(guò)電壓的作用，將絕緣導(dǎo)線與引流環(huán)之間形成的串聯(lián)間隙被擊穿，避雷器以非線性電阻特性釋放雷電能量。在避雷器動(dòng)作瞬間，工頻續(xù)流也沿該雷電流通道入地，在經(jīng)過(guò)環(huán)形電極外串間隙避雷時(shí)，非線性電阻限流元件利用其電壓高時(shí)阻值小、電壓低時(shí)阻值大的非線性特性，將正弦波形的工頻續(xù)流轉(zhuǎn)變成為尖頂波。尖頂波電流在過(guò)零前有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間電流幅值較小，同時(shí)，限流元件的殘壓削減放電電壓，使電弧瞬間熄滅，阻斷工頻續(xù)流，此時(shí)串聯(lián)間隙起隔離作用，保護(hù)限流元件耐受較高的過(guò)電壓而不損壞。

因此，架空絕緣導(dǎo)線上安裝過(guò)電壓保護(hù)器，當(dāng)過(guò)電壓作用在架空絕緣導(dǎo)線上，雷電流通過(guò)引流環(huán)與絕緣導(dǎo)線之間形成的串聯(lián)間隙流過(guò)非線性電阻限流元件，將工頻續(xù)流及時(shí)被切斷，避免發(fā)生絕緣子閃絡(luò)或擊穿，以保護(hù)絕緣導(dǎo)線免于斷線損壞［20～22］。

3.2.2 過(guò)電壓保護(hù)器間隙的確定

配電網(wǎng)10 kV 架空絕緣導(dǎo)線安裝環(huán)形電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器，對(duì)防雷保護(hù)具有明顯的效果。實(shí)際應(yīng)用中需要注意的關(guān)鍵問(wèn)題是保護(hù)器間隙的確定，需要滿足3 個(gè)條件［14］:

(1)雷電沖擊下間隙可靠動(dòng)作，保證被保護(hù)絕緣子串免于雷擊閃絡(luò)。為滿足這一要求，應(yīng)該把間隙距離選擇小一些，使串聯(lián)間隙和絕緣子串在雷電沖擊下有較大的配合裕度。

(2)能夠耐受暫時(shí)過(guò)電壓和操作過(guò)電壓。為滿足這一要求，串聯(lián)間隙距離應(yīng)該大些，保證線路型避雷器在暫時(shí)過(guò)電壓和操作過(guò)電壓下不動(dòng)作，只在雷擊過(guò)電壓的情況下才動(dòng)作，并且要求在避雷器本體因異常情況出現(xiàn)故障時(shí)，間隙仍能可靠隔離。

(3)雷擊使間隙動(dòng)作后，在系統(tǒng)工頻恢復(fù)電壓下，間隙應(yīng)在1 ～2 個(gè)工頻周期內(nèi)可靠的熄滅工頻續(xù)流。

過(guò)電壓保護(hù)器的雷擊沖擊放電電壓UGD50%約等于串聯(lián)間隙的雷電沖擊放電電壓UCL50%與避雷器本體直流電壓U1mA之和，即UGD50%≈UCL50%+U1mA;線路絕緣子串的50% 雷電沖擊放電電壓ULJ50%與線路型串聯(lián)間隙避雷器UGD50%的配合系數(shù)取1.256，則ULJ50%=1.256UGD50%=1.256 (UCL50%+U1mA);串聯(lián)間隙UCL50%= ULJ50%/1.256 － U1mA，間隙距離按照間隙放電特性曲線考慮。

避雷器本體的U1mA的選擇，線路型串聯(lián)間隙避雷器的雷擊沖擊放電電壓UGD50%約等于串聯(lián)間隙的50%雷電沖擊放電電壓UCL50%與避雷器本體電壓U1mA之和。為了提高避雷器本體的可靠性，減少線路避雷器的吸收能量，特別是減小續(xù)流，有利于串聯(lián)間隙滅弧，避雷器本體電壓U1mA盡量取得高些，但是提高避雷器本體電壓U1mA，必然會(huì)提高線路型串聯(lián)間隙避雷器的雷擊沖擊放電電壓UGD50%，減小絕緣配合裕度。確定串聯(lián)間隙避雷器本體電壓U1mA的關(guān)鍵是確保線路避雷器在通過(guò)雷電過(guò)電壓后，串聯(lián)間隙必須在系統(tǒng)的工頻恢復(fù)電壓下1 ～2 個(gè)工頻周期內(nèi)能可靠地切斷工頻續(xù)流。

環(huán)形電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器，保護(hù)間隙的大小一般由設(shè)備生產(chǎn)廠家通過(guò)高壓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)制定。如:北京電力科學(xué)研究院通過(guò)試驗(yàn)與實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定避雷器串聯(lián)間隙，建議間隙距離取100 ±5 mm。

3.3 線路上安裝可調(diào)式保護(hù)間隙

在線路上安裝可調(diào)間隙防雷裝置也是一種有效的途徑［23～25］，如圖6 所示?？烧{(diào)間隙防雷裝置是通過(guò)在絕緣子串旁并聯(lián)一對(duì)金屬電極構(gòu)成保護(hù)間隙，保護(hù)間隙距離的確定應(yīng)配合電網(wǎng)電壓等級(jí)和線路絕緣子U50%雷電沖擊電壓，使其間隙放電電壓低于絕緣子放電電壓，能較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)線路以及絕緣子的有效保護(hù)。

圖6 絕緣導(dǎo)線保護(hù)間隙的安裝示意圖Fig．6 Installation scheme of insulation conductor protection gap

當(dāng)線路處于正常運(yùn)行狀況時(shí)，保護(hù)間隙處于工頻電場(chǎng)中，但電場(chǎng)強(qiáng)度較低，無(wú)法將空氣間隙擊穿，其對(duì)線路正常運(yùn)行無(wú)影響;當(dāng)導(dǎo)線發(fā)生雷擊時(shí)，在導(dǎo)線與地之間出現(xiàn)較高的雷電過(guò)電壓，此時(shí)間隙的放電電壓低于絕緣子串放電電壓，雷電過(guò)電壓通過(guò)間隙放電，工頻持續(xù)電流在間隙間燃燒，受到電弧電動(dòng)力和風(fēng)的作用逐漸熄滅，使得絕緣子串得到保護(hù)而免于損壞;間隙防雷裝置能夠有效保護(hù)絕緣導(dǎo)線避免發(fā)生雷擊斷線事故。

3.4 采用放電箝位柱式復(fù)合絕緣子

放電箝位柱式復(fù)合絕緣子既具有普通柱式絕緣子的功能，又能箝位絕緣導(dǎo)線的工頻電位，將雷電沖擊放電路徑定位于高、低壓電極之間，疏導(dǎo)工頻電弧弧根離開導(dǎo)線至高壓電極負(fù)荷側(cè)燃燒，起到保護(hù)絕緣導(dǎo)線免遭雷擊斷線的作用［26］。在架空絕緣導(dǎo)線采用放電箝位柱式復(fù)合絕緣子能夠有效減少雷擊斷線事故:

(1)在配電線路改造中，新架設(shè)的架空絕緣導(dǎo)線上采用放電箝位柱式復(fù)合絕緣子。

(2)在某些已經(jīng)投入運(yùn)行的線路，并且桿塔尺寸滿足安裝要求的條件下，可以考慮更換絕緣子為放電箝位柱式復(fù)合絕緣子。

(3)在發(fā)生過(guò)雷擊斷線事故的線路，可以適當(dāng)?shù)匕惭b放電箝位柱式復(fù)合絕緣子。

上述桿塔線路上采用放電箝位柱式復(fù)合絕緣子，可改善配電線路的供電可靠性和穩(wěn)定性。

3.5 安裝氧化鋅避雷器

隨著氧化鋅閥片技術(shù)性能的提高，氧化鋅避雷器的優(yōu)良保護(hù)性能已被人們所接受，近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)。理論計(jì)算分析和實(shí)踐都證明，將線路避雷器安裝在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈、土壤電阻率高、降低接地電阻有困難的桿塔上，能夠提高線路耐雷水平［27～30］。氧化鋅避雷器可以限制感應(yīng)過(guò)電壓幅值，在雷擊閃絡(luò)后吸收放電能量，阻止工頻續(xù)流起弧，達(dá)到保護(hù)配電線路的目的。

3.6 各種防護(hù)措施評(píng)價(jià)

對(duì)國(guó)內(nèi)外采取的防雷擊斷線的措施與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的分析，并進(jìn)行評(píng)價(jià):

(1)穿刺型防弧金具

優(yōu)點(diǎn):能確保間隙在雷擊過(guò)電壓時(shí)先于絕緣子擊穿閃絡(luò)，并沿絕緣閃絡(luò)路徑發(fā)展;工頻電弧在間隙上燃燒，保護(hù)絕緣導(dǎo)線;安裝時(shí)無(wú)須剝離絕緣導(dǎo)線絕緣層，造價(jià)低，維護(hù)量小。

缺點(diǎn):要使高壓穿刺電極，低壓電極正對(duì)，間隙在外界影響下可能有所改變，需要定期檢查。

(2)線路過(guò)電壓保護(hù)器

優(yōu)點(diǎn):能夠有效截?cái)喙ゎl續(xù)流，限制雷電過(guò)電壓;不承受工頻電壓，延長(zhǎng)避雷器的使用壽命;避雷器損壞后不影響系統(tǒng)運(yùn)行。

缺點(diǎn):保護(hù)范圍較小;每基桿塔上裝設(shè)，投資成本較大。

(3)可調(diào)式保護(hù)間隙

優(yōu)點(diǎn):能有效截?cái)喙ゎl續(xù)流，限制雷電過(guò)電壓。

缺點(diǎn):保護(hù)范圍較小;安裝工作量大，需要調(diào)節(jié)好間隙距離。

(4)箝位柱式復(fù)合絕緣子

優(yōu)點(diǎn):借助斷路器截?cái)喙ゎl續(xù)流;使雷擊過(guò)電壓在金具和絕緣子之間定位閃絡(luò)，固定工頻續(xù)流電弧在金具上燃燒，避免導(dǎo)線燒傷。

缺點(diǎn):安裝工作量大;必須破開絕緣層，可能引起絕緣導(dǎo)線線芯進(jìn)水，有可能引起電化學(xué)腐蝕斷線;雷擊后需要更換燒傷的金具。

(5)氧化鋅避雷器

優(yōu)點(diǎn):能有效截?cái)喙ゎl續(xù)流;能有效限制雷電過(guò)電壓，在閃絡(luò)后吸收放電能量。

缺點(diǎn):保護(hù)范圍較小，全線安裝，投資成本很大;必須破開絕緣層，可能引起絕緣導(dǎo)線線芯進(jìn)水，導(dǎo)致導(dǎo)線弧垂處電化學(xué)腐蝕斷線;長(zhǎng)期承受工頻電壓，加速氧化鋅閥片老化，一旦損壞將會(huì)造成線路接地，必須進(jìn)行定期檢查維護(hù)。

綜合分析，絕緣導(dǎo)線防護(hù)措施各有優(yōu)劣，并結(jié)合東海地區(qū)的實(shí)際情況，建議在10 kV 架空絕緣導(dǎo)線上采用穿刺型防弧金具或帶外串聯(lián)間隙避雷器來(lái)保護(hù)線路，從而，保障供電可靠、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定。

4 結(jié)論

針對(duì)湛江東海地區(qū)10 kV 架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線事故頻繁發(fā)生的現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)10 kV 架空絕緣線路的雷害現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，利用科學(xué)的儀器測(cè)量架空線路的桿塔接地電阻，并結(jié)合東海地區(qū)雷擊斷線情況，分析絕緣導(dǎo)線的斷線原因及理論計(jì)算斷線率。為解決雷電頻繁地區(qū)架空絕緣導(dǎo)線斷線的問(wèn)題，根據(jù)東海地區(qū)配電線路可靠性的要求、雷害特點(diǎn)，介紹國(guó)內(nèi)外架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的防護(hù)對(duì)策及其安裝范圍，并且綜合分析各種防護(hù)措施的優(yōu)缺點(diǎn)與東海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)能力，建議采用穿刺型防弧金具或帶外串聯(lián)間隙避雷器，能夠減少架空絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線事故，保障線路安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行。

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