基于架空绝缘导线雷击断线的防弧金具应用分析

　　摘要：在架空配电线路的设计中，防雷设计是决定10kV配电线路可靠性的一个重要因素。本文详细介绍了10kV配网架空绝缘导线雷击断线采用防弧金具的工作原理以及技术性能要求，并通过本地区的应用实践表明效果良好，对减少10kV配网架空线路的雷害具有重要的实际意义。
　　关键词：雷电；绝缘导线；防弧金具；应用效果
　　1前言
　　随着电力系统的发展，由于雷击架空配电线路而引起的事故也日益增多，在我国一些线路跳闸率比较高的地区，高压配电的总跳闸次数中，由雷击引起的约占40%～70%，尤其在雷电活动强烈、土壤电阻高、地形复杂的地区，雷击配电线路而引起的事故率更高，这将给社会带来巨大的经济损失。多年来，如何提高配电线路的耐雷水平已受到人们的日益重视，国内外采取了许多措施，如采用不平衡绝缘、线路加强绝缘、降低杆塔接地装置、线路上安装避雷器、安装新型防弧金具等。近年来，国内外均在研究用来防止工频续流烧断导线的防弧金具，是提高线路耐雷水平的一项十分重要的措施。笔者介绍穿刺型防弧金具的原理、性能及应用，实际应用经验表明，防弧金具对绝缘导线防雷击断线的效果明显。
　　2防弧金具的工作原理
　　若未安装防弧金具的架空绝缘线路因雷电过电压造成闪络，则由于架空绝缘导线绝缘层阻碍电弧在其表面滑移，高温弧根被固定在绝缘层的击穿点，工频电弧续流(几kA)被集中固定在绝缘导线绝缘击穿针孔处稳定燃烧直至在断路器动作前烧断导线。若不更换现有绝缘子并在其附近安装专用防弧金具(仅剥离安装点的绝缘层)，则雷击过电压将在防弧金具与绝缘子底部钢角间引起闪络，接续的工频短路电流电弧的弧根将固定在防弧金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。防弧金具应与绝缘导线的线芯紧密接触，包住和保护导线，并应经得起工频电弧的烧灼。
　　国内外架空绝缘导线雷击断线的事故统计表明，雷击架空绝缘导线引起绝缘层击穿放电的位置随机分布在距绝缘子中心线两侧200mm范围内，断线的位置也就在雷击放电的针孔处。若在距绝缘子轴线100～150mm范围内剥离一小段绝缘导线绝缘层并安装上防弧金具，则在雷击过电压作用下闪络将发生在防弧金具上，从而能有效地定位工频电弧的路径。
　　新型穿刺形防弧金具(见图1)的高压电极与绝缘导线穿刺接触，引出高电位，安装时无须剥离绝缘导线绝缘层。防弧金具的高、低压电极构成了雷电冲击放电间隙G1和工频电弧燃烧间隙G2，G1可保证放电电压稳定，G2能耐受工频电弧的烧灼。
　　辐射形线路应在绝缘子的负荷侧安装防弧金具。环网线路应在绝缘导线上由绝缘子轴线起向两侧各安装一组防弧金具。这样在任何潮流方式下均能有效地保护导线免于烧伤。
　　
　　图1􀀁穿刺形防弧金具
　　3防弧金具的技术性能要求
　　防弧金具的技术性能要求为:
　　1).高压电极应与绝缘导线紧密接触并能通过热稳定试验。适用于截面为70～120mm2和≥150mm2导线的高压电极，热稳定试验电流的有效值分别为10.0和20.0kA，持续时间为1s。
　　2).防弧金具应能将雷电冲击放电路径定位在高、低压电极构成的间隙上。
　　3).防弧金具应能通过工频大、小电流电弧试验(短路电流有效值分别为12.5、1.2kA，时间分别为0.3、1.0s，试验次数均为5次)，试验后高、低压电极允许局部烧蚀，但绝缘导线无烧伤，绝缘罩无严重变形或开裂。
　　结合上述要求，试验了防弧金具与3种绝缘子配套布置的情况:在边相导线的一端施加标准雷电冲击电压，电压幅值由低到高，每个点放电5次，作出正、负极性雷电冲击放电伏秒特性曲线，并拍摄放电路径。试验结果表明，3种情况下每次雷电冲击放电均发生在防弧金具的间隙上(见图2)。
　　
　　图2防弧金具上雷电冲击放电图
　　对FHJC-70～120、FHJC-150～240两型试品，模拟不同户外安装环境温度θ，用不同截面S、不同绝缘层厚度d的导线大量试验后推荐的安装防弧金具高压电极时的压紧力矩M值见表1，该两型试品配套不同截面的绝缘导线的热稳定试验结果见表2，其中I为热稳定电流，t为持续时间。
　　表1防弧金具高压电极的安装压紧力矩M推荐值
　　
　　表2防弧金具高压电极热稳定试验结果
　　
　　4本地区防弧金具的应用实例
　　江门供电局2009-06～07在总长6.02km的几条线路负荷侧安装防弧金具64×3只，安装参数见表3。为了解各配电线路的防雷效果和运行工况，江门供电局于2009年底完成对各条线路的GPS定位，录入广东省雷电定位系统，并于2009-11、2010-05两次登杆检查防弧金具的动作情况。
　　表3􀀁防弧金具的安装参数
　　
　　经检查，2008-01～2009-08，线路走廊1km范围内雷电日17d，雷击总数40个，最大雷电流121.4kA，最小雷电流8.8kA，断线2次。2009-06～2010-07，线路走廊0.5km范围内雷电日28d，雷击总数36个，最大雷电流98.1kA，最小雷电流4.1kA，无断线；某支线未安装防弧金具，2009-08-09曾断线，当日线路走廊1km范围内雷击15次，最大雷电流60.6kA。
　　2009-10登杆检查未发现金具异常。2010-06再次登杆检查，发现2基杆塔防弧金具有放电痕迹，这表明防弧金具在绝缘导线遭受雷击时能正常动作，能有效防止绝缘导线的雷击断线。
　　5结论
　　通过江门地区应用新型防弧金具的实际经验表明，10kV架空绝缘导线线路上采用穿刺型防弧金具是解决10kV配电网架空绝缘导线雷击断线问题的一项有效技术措施，从而有效地降低了雷击断线概率，值得推广应用。
　　参考文献
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《基于架空绝缘导线雷击断线的防弧金具应用分析》

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