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防范架空绝缘导线雷击断线的办法概括来说主要归纳为 “堵塞”和“疏导”两种方式。
“堵塞”就是提高线路的绝缘水平,降低绝缘雷击闪络的概率,阻止雷击闪烙后工频续流建弧;“疏导”就是允许线路有一定的雷击闪络概率,但要将雷击闪络后的工频续流的弧根进行“疏导”,也就是将局部剥离绝缘导线,在绝缘子附近的绝缘导线局部裸线化,加装防弧线夹,使工频电弧弧根转移,在剥离部分滑动,而不是固定在某一点烧蚀,从而保护导线免于烧伤。具体方法和措施如下。
⑴.安装架空地线
主要是将幅值很大的雷电过电压转化为电流,经杆塔的接地电阻排泄出去,从而大幅度降低雷电过电压,使导线得到保护。10kV配电网绝缘水平较低,雷击架空地线后很容易造成反击闪络,仍然还会发生工频续流烧断绝缘导线的故障。
根据统计,配电线路遭受直击雷或绕击雷的概率较小,约只占雷害事故的20%,配电线路上80%的雷电过电压故障是感应过电压。没有安装架空地线的10kV架空线路最高感应电压可达550kV,而安装架空地线后,最高感应过电压降幅多达40%。因此,在雷击频繁的区域的配电线路安装架空地线是可以限制感应过电压的重要举措。
⑵.安装无间隙线路复合外套氧化锌避雷器
氧化锌避雷器可以限制感应过电压幅值,在雷击闪络后吸收放电能量,阻止工频续流起弧,从而达到保护绝缘导线的目的。氧化锌避雷器的保护范围、雷电特性和避雷器参数,与避雷器接地网的接地电阻数值和线路绝缘水平有关,而其中的雷电特性目前难以收集现场数据,只能是根据研究机构提供的模拟现场试验数据,采用线路避雷器防雷抑制雷害,关键是接地线的接地阻抗。
肇庆市城郊北岭山下2003年投入运行的10kV瑞花线等四条同杆双回线路,设计是按照感应过电压幅值为200-300kV峰值,波头为2μS;线路采用FP-1-0/2.5或FZS-0/5T针式、支柱复合绝缘子,防雷接地电阻为10~25Ω,每隔2~3档杆结合规划的引下刀闸安装一组避雷器,运行8年只发生2次雷击断线。
检查发现断线点都发生在两组避雷器之间的杆塔上,复合外套氧化锌避雷器作为线路过电压保护,可减少雷击断线故障,但由于保护范围的限定,不能完全杜绝雷击断线事故,而且长期承受运行电压,加速了电阻阀片的劣化而损坏或接地引下线被盗,都将失去线路的保护作用。
⑶.安装架空线路过电压保护器
它是由非线性电阻限流元件(氧化锌阀片)及串联放电间隙(不锈钢引流环)组成,当雷电过电压或其它故障原因引发对地闪络形成金属性电弧放电短路时,线路保护器中特殊设计的不锈钢引流环可以将千安级工频续流直接引向非线性限流元件,并借助于电阻限流元件的非线性特性将正弦波形的工频续流转变成为尖顶波。
尖顶波电流在过零前有一段时间内电流幅值较小,同时,限流元件的残压削减放电电压,使电弧瞬间熄灭而达到迅速截断工频续流,达到有效防止架空绝缘导线因工频续流高温而熔断(雷击断线)的目的。这种方式与绝缘子并联安装,不破坏绝缘导线的绝缘层,提高了线路的冲击耐压水平,确保只在特别高的雷电感应过电压作用下才闪络,工频续流会因合成绝缘子的放电爬距大而无法建弧而熄灭。
架空线路过电压保护器优点:一是维护管理简便;二是保护器动作时工频续流立即中断,断路器不会动作跳闸,供电不会中断;三是对于绝缘导线不需剥去导线的绝缘层,不会裸露有电部分,可以采用带电安装。缺点:一是投资较大;二是杆上设备数量增加;三是需要安装接地装置。
我局在2008年开始在架空绝缘线路上安装过电压保护器,运行一年多,安装过电压保护器的线路没有发生断线故障。
⑷.在架空绝缘线路安装防弧金具
金具在距离绝缘子中心150~200mm的范围内(负荷侧)剥离一小段绝缘导线的绝缘层,安装上防弧金具,可使雷电过电压均在防弧金具与绝缘子钢脚之间定点闪络,持续的工频短路电流电弧的弧根固定在防弧金具上燃烧,从而保护导线免于烧伤。
该方式操作简便、投资少,无需接地装置,能防止雷击断线,但需剥离绝缘层,存在局部导体裸露,存在着密封和绝缘的缺陷,并且在雷击后必须要更换烧伤的防弧金具。
2009年城区10kV架空绝缘线发生雷击断线故障,变电站侧测得短路电流高达18kA, 绝缘线路上的柱上真空断路器烧毁,安装在线路的防弧金具有明显的放电痕迹,分析架空绝缘线路是遭受直击雷的侵袭,雷击点的雷电流超过30kA,线路上的防弧金具和避雷器都没能有效的“堵塞”和“疏导”,造成绝缘导线的断线。
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