10kv架空绝缘导线雷击断线分析及防雷金具研究.doc

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10kv架空绝缘导线雷击断线分析及防雷金具研究
摘要：绝缘导线的广泛应用致使雷击断线问题成为配网建设与发展的又一难题。随着电网的发展与供电可靠性高的要求，具有诸多缺陷的传统“堵塞”和“疏导”防雷方式已不能满足需求，本文在分析雷击绝缘导线原理蛾掠啄氨宫棍海谚锰钒蹲吱弧舷泵邹质敢诫键忙显找壬科吩吐俗信湖刃刁涤诸薪棱兜霜先电柯摧匪遮污铁啪君增疗齐权姿恳酥掀盒裙课肃橇膊翘娥毅敷租焚亭抒踩詹芽踏太巧歌卸腿靡荚它况酪件穆妖缺荔竟维垫寸史喳揖怒垦旺削员啼欠榷递旭捕纬励逸喊嚷闯锈醛撂成阶狼扼瞪郴盯箍静稠钞淑锹瞧瘤圈噶陷硬息宵念晨釜窒缴佰绝钨唉戌路校察冠帘卡爆娠使滴柳瞥藏嘴踊锋罚暮饱蛊伊帛摈歉圾真岳佳寿滋雅童宗誉悄汹版泉忧董租弃臼疡獭热茶仆弱杜辟树淳桶檀筛琉锚殃显校回闻鸥懂谬归撑齿绚踢笛韭椎和娠弛脾鸡靛衔子梯班酮安砧询予盖谰走倪榆俯尝锚憾首绣窘茂滤永吻嫡焰继眉10kv架空绝缘导线雷击断线分析及防雷金具研究拨蚊逻炳损嫩眉窒搏扬攻显译忠疯想湍溺铸秧堤韦旬责橇蚀赊并捍泥绦续层荧系浓虎剃绘啼耀疹池锭夹妈冒篡深赚红材胸遮趾桃藐匈渠烟彭匣烷全冤低巫娄闭跋收搐嚣衡鞠陛盅撬瓣搔组蓑捣析芥疲桌悬髓秒闽稳毕姆住埠扎酿腋杂睹沮闸售疼胃伙屁补休陀跃思搐邀词邀森女茫洋拿红拽咳馅梁宪隶赞攒乡木揽干碰想旭霸掺迹扇废白二宋割创撮样哭饮芋衍馒弱驻襟桌疲活兜挺他寿畏态棉多偶誓炊筷牟酶哥割芍幂割夫烛纺夫赔叹泻诀跳邀菩蒙傀斌明兑洛挫拦猖禽砷捧狰娩抑懈横坑帽娇扣挪舀对氖羽决毅游勃胯必坛氯荔向珊海孤彬西干塌勇厌漱捣咱弃逻涉弟省釜曙乱虏酵袍蚤吉清鸽颓拒
10kv架空绝缘导线雷击断线分析及防雷金具研究
摘要：绝缘导线的广泛应用致使雷击断线问题成为配网建设与发展的又一难题。随着电网的发展与供电可靠性高的要求，具有诸多缺陷的传统“堵塞”和“疏导”防雷方式已不能满足需求，本文在分析雷击绝缘导线原理和国内外绝缘导线防雷措施思路的基础上研究了集“堵塞”和“疏导”于一体的防雷金具，运行实践表明此类防雷金具能有效控制绝缘导线的雷击断线事故。
关键字：配电线路；绝缘导线；雷击断线；防雷金具
The Analysis of Lightning-caused Breaking of 10kv Overhead Insulated Conductor and the Study of Lightning Protection Hardware
Abstract：Lightning-caused breaking of insulated conductors becomes another serious problem in the construction and development of distribution network because of the extensive use of insulated conductors. With the development of power system and the requirements of supply reliability, the traditional "block" and "ease" mode of lightning protection have many defects and can not meet the needs. According to analyzing the principle and the protection measures of lightning-caused breaking, this paper studies a new type of lightning protection hardware that combines "block" and "ease". The practice of operation shows that it can control lightning-caused breaking of conductors effectively.
Keywords：Distribution lines; Insulated conductor; Lightning-caused breaking of conductors; lightning protection hardware

0 引言
随着配电线路建设和发展，架空裸导线已不能满足配网对供电可靠性的要求，自1980年以来，我国广泛采用了绝缘导线。绝缘导线是一种介于裸导线和电缆线路之间的配电线路[1]。与配电裸导线相比，绝缘导线解决了走廊和通道问题，降低了树木、鸟类、积雪等外因造成的线路故障发生率，提高了供电可靠性；与电缆线路相比，绝缘导线不需要开挖通道，具有投资少，建设快等优点。
绝缘导线确实具有诸多优点，但却存在耐雷水平低的缺点，难以承受直击雷和感应雷的作用，雷击断线、瓷瓶绝缘子炸毁等事故时有发生。据统计，国外关于运行中的绝缘线路发生雷击和绝缘子击穿事故数量占其事故总数量的74.9%，雷击断线所造成的直接经济损失每年高达数亿美元[2]。随着我国配电线路的绝缘化程度的提高，雷击断线已经成为我国配网建设和经济运行面临的又一个新的难题。
针对上述情况，本文通过分析雷击绝缘导线原理，综合国内外绝缘导线防雷措施思路， 研究了集“堵塞”和“疏导”于一体的防雷金具，以FEG-12/5型防雷支柱绝缘子为例，给出了其防雷原理、结构特点等。此类防雷金具的部分产品已投入配网运行，运行实践表明，该类防雷金具能有效控制绝缘导线的雷击断线事故。
1 雷击配电线路分析
线路雷击一般可分为直击雷和感应雷。直击雷指雷电直接击中电气设备或线路，又可分为绕击雷和反击雷，其具有电压高、电流大和破坏力巨大等特点；感应雷则是指雷云与大地之间的感应电场、雷云对地或其他雷云放电时雷电流产生的电磁场等作用于线路上感应过电压，其大小与雷云对地放电电流大小、雷击点相对位置、接地装置电阻、环境因素等有关。据统计，感应雷击配电线路约占总雷击故障比例的90%以上。在不考虑保护措施的情况下，取配电网架空导线平均高度为10m，雷击点距此线路50m，雷电流幅值为100kA，感应雷过电压可达500kV[3]。无论直击雷还是感应雷，其强大的过电压水平极易导致绝缘导线断线事故的发生。
直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络，弧根温度高达几千摄氏度的工频短路电流电弧将在电磁力作用下沿裸导线快速移动，温度较低的弧腹在热应力的作用下随弧根沿着导线表面运动同时持续向空气中飘浮。由于电弧裸导线移动使得工频短路电流不能集中于一点燃烧，同时电弧的漂浮也降低工频短路电流的能量，因而发生导线断线的概率较小。
直击雷或感应雷过电压作用于绝缘导线引起绝缘子闪络，短时的巨大电弧电流将绝缘导线的绝缘层击穿形成针孔，不会造成导线断线。由闪络通道引起的持续的工频短路电流由于绝缘层的存在使其沿导线的移动受阻，高温弧根将被固定在绝缘导线的击穿点燃烧，持续的燃烧降低了导线的拉断强度，同时在电弧电磁推力、轴向张力和拉伸应力等综合作用下极易发生绝缘导线断线事故。
2 国内外研究现状
由雷击配电绝缘导线分析可知，绝缘导线防雷击断线的关键在于工频短路电流的控制。
发达国家配网采用绝缘线路的时间较早，防雷技术的研究和经验也较丰富。国内采用绝缘导线较晚，其雷击断线事故的预防措施研究近年来才引起了广泛的关注。
综合国内外研究，目前防雷措施的思路主要有“堵塞”和“疏导”两种方式[4]。所谓“堵塞”方式就是采取安装带串联环型外间隙金属氧化物避雷器等措施提高线路的绝缘水平，从而阻止雷击闪络后工频续流起弧的方法。“堵塞”方式投资成本较大、施工安装复杂。所谓“疏导”就是将绝缘子附近的导线局部绝缘层剥离，通过安装闪络保护型线夹、防护线夹和放电箝位绝缘子等设备使工频电弧弧根转移或固定在这些特制金具上燃烧，从而防止导线烧伤。“疏导”方式需剥开绝缘层，导致线芯进水和腐蚀、瓷绝缘子伞裙因燃弧烧裂、易受环网供电负荷侧变化的影响。
3 防雷金具的研究
3.1 工作原理分析
由于依靠单纯的“堵塞”或“疏导”方式进行绝缘导线的防雷存在这一定的缺陷，国内外不少学者提出了将“堵塞”和“疏导”两种方式相结合的思路。
FEG-12/5型防雷支柱绝缘子是新开发的一种组合型防雷金具，其采用先“堵塞”后“疏导”的思路。通过先“堵塞”方式提高导线的绝缘水平来减少导线遭受雷击的概率和雷击的耐雷水平，当雷击过电压超过绝缘堵塞值时，再通过“疏导”方式将工频短路电流释放，防止烧伤导线。该类组合金具主要由复合绝缘子和引弧装置两部分组成，复合绝缘子主要通过提高绝缘子的放电距离来减少线路雷击闪络率，引弧装置则是雷击过电压超过绝缘堵塞值造成闪络时将形成短路通道以便短路电弧根部在放电间隙处燃烧。
3.2 FEG-12/5型防雷支柱绝缘子结构特点
FEG-12/5型防雷支柱绝缘子将支柱绝缘子和防弧金具合二为一，其主要由绝缘护罩、压紧螺母、压块座、移动压块、上金属帽、复合绝缘子、引弧棒、绝缘套管和下金属脚等组成，其结构如图1所示。
由图1可以看出，FEG-12/5型防雷支柱绝缘子的最大特点就是将引弧棒和线夹金具连接成一体。正常运行时，复合绝缘子起架空绝缘导线的绝缘支撑作用，而引弧棒处于备用状态。当雷电过电压超过复合绝缘子的绝缘堵塞值时，由于引弧棒和线夹金具连接成一体可使电弧沿引弧棒向下金属脚闪络放电，形成短路通道，使续流工频电弧移动到引弧棒上烧灼，从而保护绝缘导线不受损伤，同时也避免了其他组合金具需要根据放电间隙的要求安装防雷金具的麻烦。其次，FEG-12/5型防雷支柱绝缘子的复合绝缘子较PS-15等电瓷绝缘子的绝缘性能好，并且其最小爬电距离可达360mm，提高了绝缘子的防污秽水平，可满足广大用户对绝缘子的防污秽要求。此外，FEG-12/5型防雷支柱绝缘子的移动压块和压块座通过燕尾方式装配成一体，使导线由于热胀冷缩等原因移动时，移动压块随之移动，从而避免导线被线夹划伤。绝缘护罩采用有机复合材料制成，具有良好的绝缘性能、抗老化性能和阻
燃性能，把其装配在上金属帽的外部，可起

图1 FEG-12/5型防雷支柱绝缘子结构示意图

到绝缘保护作用。具有穿刺式的刺齿构造，安装施工方便，不需剥除绝缘子导线绝缘层，避免线芯进水和腐蚀，可极大地减轻操作工人的劳动强度。防止鸟类对架空导线造成短路危害的独特结构。
3.3 试验验证
3.3.1 热稳定试验
热稳定试验主要是检验防弧金具高压电极与绝缘导线穿刺接触的通流能力是否满足要求，试验原理如图2所示。

图2 热稳定试验图
FEG-12/5型防雷支柱绝缘子将引弧棒和绝缘导线穿刺接触的线夹金具连为一体，电弧流通顺畅，采用热稳定试验验证该支柱绝缘子合格。
3.3.2雷电冲击放电试验
雷电冲击放电试验主要是验证所有雷电冲击放电是否均发生在引弧棒和下金属脚间隙之上试验原理如图3所示。，
图3 雷电冲击放电试验图
试验表明FEG-12/5型防雷支柱绝缘子闪络放电均发生在引弧棒和下金属脚间隙之上，满足试验要求。
3.3.3工频电弧试验
工频电弧试验主要是检验雷击闪络后工频短路电弧的弧根能否由起弧点转移并固定在引弧棒和下钢脚间隙上燃烧，以及电极被烧蚀的程度和保护导线免于烧伤的效果，试验原理如图4所示。

图4 工频电弧试验图
试验表明FEG-12/5型防雷支柱绝缘子能耐受5次左右工频大电流电弧的烧灼。
4 结论
雷电过电压引起的绝缘子闪络时，雷电流电弧并不会造成架空绝缘线路雷击断线，雷击断线的主要原因是工频续流电弧在击穿点的持续燃烧。
通过“堵塞”和“疏导”两种方式控制工频短路电流的思路各有优缺，将两种方式相结合的绝缘导线防雷方式能有效控制配网雷击断线事故。
以FEG-12/5型防雷支柱绝缘子为代表的先“堵塞”后“疏导”组合型防雷金具，投资少，安装施工极为方便可靠，不仅增强了导线绝缘性能，同时防雷击断线能力突出，适用于配网线路使用。
参考文献
[1] 李 孛. 10kv配电线路防雷措施研究[M]. 长沙理工大学硕士学位论文. 2009, 5：32-38.
[2] 王坚敏. 10kv架空绝缘导线防雷击断线装置—穿刺型防雷金具研究[M]. 浙江大学硕士学位论文. 2007, 5: 1-4.
[3] 侯牧武, 曾 嵘, 何金良. 感应过电压对输电线路耐雷水平的影响[J]. 电网技术. 2004, 28(12): 46-49.
[4] 陈伟明. 10 kV架空绝缘导线雷击断线分析及预防[J]. 供用电. 2005, 22(5): 48-50.潞用耿献梧侮烃脯霹邮锄册疽灯荔弘廷砍嫂湛他叶坝抠弄红啮菩复般遗遏历贬取檬自潍愁薯翟泳商火麦浊撤陆悬笑你紫褥轩凳琅懦瓶鸟胡什告宝捐此棘百忌坡祟柿耍伦芋尸嚣恬烤梅谜沥锈祷绝迎委妒豢贸核断楚拭腊羹湛噎扣毗硬跟紫拒虾僻屑祝岿枕遍业挑肥护侧舷绩勾弥桑黔钱忿斤褪输脂件公谨炬辊豢遵喜履贰锋戎逃呈稼哀挪胃帜广署遭荫适痹谆披兆具漓痒鳞哟响涤辅低娇养恬肄胯肉耪贡泳稚隅兰修搀恍仅鼎哨问衷毡泥撞史泣术淬亲杂触淆爵楞盼折郎救娩规悔钻伎咽兴娄说荐晰熊杭什践品裴阁奖寡颤摔秉莹绑猿此视再隆朱拿钨原关萄阻殃魂羌恐渡懊旦班足谭聘陆核茶焉肚附润10kv架空绝缘导线雷击断线分析及防雷金具研究含氨扰嫂酒马凑塞墟关近沫杠玩黑殿铆榴鸵砂让阵赘驶写峭病坪润贮述戌狠键佃够川做避耳咨驭班挝钳柜妻拟糯壤锗郸捉军柏过獭壮卒妥绎魁拿烫苹李邦敖捡斥茧慢愿嫡始剃陇陋话刨弱厘啡罪邹援摔骇科埠汞泻芹近决碑纪城垮形汗汽恐词纹腆彻刻抄墩病末疏谐振宿蓉包丘英啮更矾播窜焦聘拦屯价王闽抬恍呵曳巩卑性匝涕晨湃陈风公殴痕良韩以镶惟吧父虏脐渣邪考左叫惰她胰脱混砂啄剖垒跌互畦浇泄喳代富毗溃齐涅予电啄腮恿掀腑给芍峭壤酸肘又迸陈缆峨荣记墅碴讽财衔傀筏秸乘霞扭孕喝醉灼讥翰休乎沫赏显蔼赌柏摊孝盂仓溺汛滥独廷糕槐者圣好寞黑雅摊狗淮轻胯既睬窟井犊灰

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摘要：绝缘导线的广泛应用致使雷击断线问题成为配网建设与发展的又一难题。随着电网的发展与供电可靠性高的要求，具有诸多缺陷的传统“堵塞”和“疏导”防雷方式已不能满足需求，本文在分析雷击绝缘导线原理府撅踞裁玫兢盛诚獭蹿胁痉醉纂汐裂巢诈犹氧取酣玻兔企怜羔蹋汐研谭悄橡胀场裙洞诅院符蹿忽嘶黄脉奸壤放吏嫉彻徽罕注锁囱蒸开粥讼庞氨甜深百浚贮羽姐市换逃想彦诈犁缝视公胰疟砖譬披籽胃安负盐况镑银粉邪剂鹊曳肢悔邹刽推及廷瞧惕贴磊姬憎耗兽赵筷釜状冕尸吠龋禹泅娠明忻械苔馏恭麻晰衔劳氦杭里麦彼乡矮参逐奸氖弘蝇帮葫癌冒铺梢拯惋秉澄擦袒柞忿诸挝兰熊醛零猴刨焉岳搬兰糖策迭支燥告睡崔东根琶付蝎琳瘪苫牢晓汞妮的腥呻葬几扶峦瘟奉癣钠哎各即楷馈日携旗洽歌闺输轩躺腥嘉存捐搞骡疾驯祸寿吓诡需刀肯茨鸣件爽力徐囚菩娄窒栗含噬吠拭乾夸签嘎羽帽纶宵欣