配电线路防雷措施研究及新型线路避雷器的运用

配电线路防雷措施研究及新型线路避雷器的运用

(广东电网有限责任公司汕尾供电局)

摘要:配电线路防雷措施及新型线路避雷器的使用对于保证配电线路稳定、安全运行,提升线路的运行质量等方面起着非常重要的作用。针对当前配电线路实际应用分析,强化对配电线路防雷措施的制定,在新型线路避雷器推进到应用层面上,使创新技术在实际应用中发挥有效的促进作用。

关键词:配电线路防雷措施新型线路避雷器应用分析

在传统的配电线路大部份采用架空线路及电缆两种方式进行电力输送,而其中又以架空线路所占的比重较大,本文重点对配电架空线路的配电线路防雷措施及新型线路避雷器的运用进行探讨。

配电线路架设的过程中,线路在穿过市区或邻近高山、高楼等地区时,为了避免鸟害、漂移物影响线路运行及线路对平民及建筑物遭成危害,在一定程度上使用了绝缘导线,从而控制了相关的故障和事件的发生。但是大量的实践证明,随着绝缘导线配电线路的增加,出现雷击影响线路运行的现象也逐渐的增加,尤其是年平均雷暴日40天以上及地面落雷密度较大的地区,雷电活动比较频繁,出现雷电事故的现象也是比较突出的。雷击断线和绝缘子闪络事故已经成为了严重威胁配电线路安全运行的主要根源。如何有效地解决雷击断线问题,确保架空线路的安全运行,已经成为提高配电网运行水平迫切需要解决的问题。因此,为了提高供电可靠性,实现效益的最大化,应积极强化对配电线路各类防防雷措施的应用,通过使用多种防雷技术,包括多点分布安装传统氧化锌避雷器,安装新型线路避雷器,有必要时甚至可以采用对重要配电线路架设避雷线等措施,充分发挥其避雷的功能,为线路安全、稳定运行发挥有效的促进作用。

一、配电线路雷击断线原因及防范措施分析

1、雷击导致线路断线的机理

绝缘导线的雷击断线特性与裸导线的情况相比有明显不同:当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时,接续的工频短路电流电弧在电动力的作用下沿着导线表面向背离电源方向滑动,不会集中在一点烧灼,并在工频续流烧断导线或绝缘子之前引起断路器动作,切断电弧,不会严重烧伤导线;而绝缘导线则不同,雷电过电压引起绝缘子闪络并击穿导线绝缘层时,被击穿的绝缘层呈针孔状,接续的工频短路电流电弧受周围绝缘层的阻隔,弧根只能在绝缘击穿点燃烧,在极短的时间内导线就会被烧断。特别是在耐张杆和尽头杆导线的破口处,工频续流更加容易建弧形成相间金属性短路,加上导线受外力及内部张力的影响,靠近耐张杆和尽头杆的绝缘导线容易出现剪切疲劳,最终造成断线。

2、绝缘导线的冲击击穿特性

为了充分了解绝缘导线的冲击击穿特性,曾有科研人员采用1200kV冲击电压发生器对绝缘导线芯体一端加载冲击电压进行试验,在试验的过程中发现击穿点距横担均距离较远,基本上都是存在于横担两侧(距冲击源的另一侧也放电)对称地击穿,而闪烙电弧沿绝缘层表面略带螺旋状,向横担方向放电。且科研人员还发现刚开始冲击完成后,基本上发现不了击穿点,随着冲击次数的不断增多,固定闪烙点则可以清晰的看见,出现该类情况主要是由于绝缘层为热熔融特性及重复击穿所至。最后,长期的试验结果发现,导线由于绝缘层导致散热性能较差,绝缘层表面的电压耐受性也较低,在低于空气和冲击电压时,则会降低线路的感抗压降水平。而在此种状态下,导线上的感抗压降降低,冲击电压距离离绝缘子较远距离击穿绝缘层,沿着绝缘层表面到达绝缘子处,在横担处放电,如果绝缘层表面的耐受性降低时,其击穿点向横担处扩大,其绝缘特性也相应持续降低。

3、配电线路出现雷害的原因分析

配电线路出现雷击的现象一般表现在裸导线的层面上,主要是由于闪络发生状态下,弧道空气被电离,以此弧道空气绝缘电阻降低,导致工频续流沿弧道而下。而在电磁场作用的情景下,并不会在某一个点上集中灼烧,在初步形成一个小针孔的层面上,沿着工频续流建弧。在以上配电线路实施的过程中,如果收到绝缘层的妨碍,则会导致续流集中,不会出现沿着导线滑动的问题。这样就出现的问题则是雷击断线率高于裸导线。整体上而言,对于配电线路而言,由于其工频续流建弧与系统绝缘水平、短路容量、气候条件、针孔和横担的位置等之间存在着非常紧密的关系。在实际进行的过程中,针对针孔进行建弧是非常困难的。所以需要切实保证杆塔横担有效接地的基础上,如果遭受到雷击的状况,其横担电位升高、反击引起的相间短路。在以上情景下,断线也只是体现在两根导线上。整体上而言,在配电线路设置的过程中,需要预设雷击击穿点、增大击穿点的散热面积,如通过加装放电间隙、或通过特制金具,及时切断雷电流引起的工频续流是防止架空绝缘导线雷击断线的根本方法。

二、配电线路防雷措施研究分析

1、无间隙金属氧化物避雷器

其使用能够在配电线路相互串通间隙安装使用避雷器,促使电阻片与放电间隙放置在一个环氧筒内,外部硫化上硅橡胶;外部做成针式绝缘子状,提升工频的耐受力。

2、过电压保护器

此种电压保护器促使线路与导线连接的过程中,不需要进行专门的导线连接,便可以在雷击的间隙内放电。在此过程中,过电压保护器与绝缘子的绝缘耐受水平保持在相同的层面上,且根据间隙距离进行调整,如果配合出现不协调的问题,那么避雷器放电的同时绝缘子同时也会出现闪烙的现象。

3、防雷防弧线夹

防雷防弧线夹是一本种新型结构的产品,其主要由绝缘护罩,线夹座,穿刺压块,压紧螺母引弧球和接地板等。防雷线夹座的底部是球形结构的引弧球。当雷击发生时引弧球和接地板之间放电,使得续工频电弧移动到弧球金属球上灼烧。从而起到保护的作用。

现业界内已研究出一种新型的线路避雷器。其主要由避雷器主体、指示器及导线线夹组成。在安装时不须增加额外接地电阻,采用自然接地,安装方便、简单、可靠。具有维护成本低,可靠性高和使用寿命长的特点。

该种新型线路避雷器工作原理主要是在当配电线产生过电压的情景下,避雷器本体首端与线夹(指示器)之间则会出现放电的现象,这种状态下避雷器首端与末端形成一定的电位差,此时电压施加在钢珠电极两端。而当钢珠电极同时出现放电电压的情景下,钢珠电极则会产生小电弧,在电弧释放的过程中灭弧室所产生的高压气体则会促使电弧向四周空气中释放,以此则能够促使电弧熄灭,且据相关研究证明,其呈现的最大灭弧时间能够保持在10ms左右,此种情景下促使较强雷电过电压所产生的大电弧转化为大量的小电弧,高压气体同时也会吹灭,以此充分发避雷灭弧的效果。实验证明,只要在安装时按要求调整好间隙,这种新型线路避雷器在线路过电压50.1kV-52.1kV区间时均未动作,但线路过电压达76.7kV-79.8时均能有效动作,从而有效的降低了线路因受雷击导致的过电压影响。

新型避雷器中压敏电阻本身具有非常良好的非线性特征,将其应用里配电线路壁垒中,能够在在工频电压下,同时出现较高的阻抗,促使线路就地绝缘,并且雷电过电状态下,同时出现低阻抗的特性,泄放雷电流。整体上而言,新型避雷器在工频电压下,通过空气间隙促使避雷器本身所存在的合成材料应用于导线的对地绝缘中,且如果雷电流入侵到配电线路的时候,避雷器的工作状态则会发生变化,其阻抗也会降低,降低到基本阻抗基本为零的短路状态,并且在阻抗降低的过程中,快速促使雷电流全部释放到外部系统,以此为配电线路发生保护作用,同时也能够在一定程度上降低对整体电力系统产生的不良影响。

新型避雷器的研发使用是在明确当前配线线路防雷工作分析的层面上,创新使用的设备之一,此种设备的应用无论是从功能参数还是从设置参数等方面具有较强的应用优势。

小结

综上所述,配电线路防雷措施应用中,需要在强化雷击对线路造成的损害形式和损害原因分析基础上,从加强无间隙金属氧化物避雷器的使用和过电压保护器应用的层面上,积极强化对新型线路避雷器的使用,以此相互结合分析,充分协调,整体上提升配电线路运行的安全性,避免雷击对配电线路产生不必要的影响作用。

参考文献

[1]温灵锋.探析山区10kV架空配电线路防雷技术的应用[J].中国新技术新产品,2015(11):185-185.

[2]赵啟旸[1,周力行,彭杰,等.带外串联间隙氧化锌避雷器在铁路10kV线路防雷中应用研究[J].电瓷避雷器,2014(3).

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