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1、浅谈中压架空绝缘配电线路的防雷设计 1 导线雷灾特点 齐齐哈尔电业局王鑫赵科支 1 1 绝缘线路： 绝缘导线遭遇雷击时，几乎全部发生断线事故，原因是当雷击绝缘架空线路时，绝缘层被雷击闪络击穿，瞬时会产 生数千安工频续流流过针孔状击穿点，其电弧受周围绝缘的阻隔，弧根集中在击穿点燃烧导致导线烧断，绝缘线路导线 断线多集中在绝缘导线固定处。 1 2 裸导线线路： 裸导线线路被雷击闪络后，工频续流电弧因电动力作用将向导线的负荷方向侧移动，并在工频电流烧断导线前引 起变电所出线开关跳闸，一般不会造成断线。 2 对中压架空绝缘配电线路防雷的要求 2 1 架空配电线路设计必须满足下列要求 2 1 1 一般地
2、区 1 ) 中压绝缘线路，在居民区钢筋混凝土电杆宜接地，铁杆应接地，接地电阻均不应超过3 0 f h 柱上开关应装设防雷 装置，经常开路运行的柱上开关两侧，均应装设防雷装置，其接地装置的接地电阻不应大于1 0 2 。开关金属外壳应接地， 接地电阻不大于1 0 D , 。【1 1 2 ) 3 5 k v 及以下线路，般不沿全线架设避雷线。除少雷区外，3 k V 一1 0 k V 钢筋混凝土杆配电线路，宜采用瓷或其 它绝缘材料的横担，如果用铁横担，对供电可靠性要求高的线路宜采用高一电压等级的绝缘子，并应以较短的时间切除 故障以减少雷击跳闸和断线路事故。【2 J 2 1 2 对线路交叉跨越档的保护
3、交流电气装置的过电压保护和绝缘配合( D L T 一6 2 0 一1 9 9 r 7 ) 规定： 1 ) 线路交叉档两端的绝缘不应低于其邻档杆塔的绝缘。 2 ) 同级电压线路交叉或与较低电压线路、通讯线路交叉时，两交叉线路导线间或上方线路导线与下方线路避雷线 路间的垂直距离，当导线温度为4 0 。C 时，不小于( 3 1 0 k V ，2 米；加一1 1 0 k V ，3 米) 。对按允许载流量计的导线截面的线 路，应校验当导线为最高允许温度时的交叉距离，此距离大于操作过电压间隙值( 2 D k V ，1 2 厘米；3 5 k V ，2 5 厘米) ，且不小 于0 8 米。 3 ) 3 k V
4、 及以上的同级电压线路相互或与较低电压线路、通讯线路交叉时，交叉档两端的钢筋混凝土杆或铁塔( 上 、下方线路共4 基) ，不论有无避雷线，均应接地；当3 k V 及以上的线路交叉的低压线路和通讯线路，当交叉档两端为木 杆时应装置保护间隙，3 k V 及以上线路交叉档两端为木杆或木横担钢筋混凝土杆且无避雷线时，应装设排气式避雷器 或保护间隙，如交叉距离大于规程规定数值2 米及以上，则交叉档可不采取措施。 4 ) 如交叉点至最近的杆塔的距离不超过4 0 米，可不在此线路交叉档的另一杆塔上装设交叉保护用的接地装置、排 气式避雷器或保护间隙。 3 线路防雷保护及路径选择 大量运行经验表明，线路遭受雷击
5、往往集中在某些区段，设计路径时如能避开易雷区或对易雷区线路加强防护，则 是防止雷害的根本措施。 1 ) 雷暴走廊，如风口以劂顷风的河谷和峡谷等处。 2 ) 四周是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有池塘、水库、湖泊、沼泽地、森林或灌林、附近又有起伏的山丘。 3 ) 土壤电阻率有突变的地带，如地质断层地带，岩石与土壤、山坡和稻田的交叉区，岩石山脚下有小河谷等地，雷易 击于低- 1 - _ 壤处。 4 ) 地卜有导电性矿的地方和地下水位较岛处。 2 11 5 ) 当土壤电阻率差别不大时，如有良好的土层和植被的山丘，雷易击于突出的山顶、山的向阳坡等。 4 防止绝缘线雷击的主要措施 4 1 耐雷性能的衡量及防
6、雷机理 配电线路防雷陛能的优劣主要有两个指标来衡量：一是耐雷水平，即雷击线路绝缘不发生闪络的最大电流幅值；二 是雷击跳闸率，l O O k m 线路每年由雷击引起的跳闸次数。因而从以下四个方面考虑防雷措施： 1 ) 使输电线路不直击受雷。 2 ) 线路受雷后绝缘不发生闪络。 3 ) 闪络后不建立稳定的工频电弧。 4 ) 建立电弧后不中断电力供应。 4 2 局部防雷设计及技术特性 4 2 1 防止雷电直击线路 1 ) 架设避雷线。地线是输电线路中基本的防雷措施，它即可以防止雷直击导线，而且当雷击塔顶时对雷电流有分 流作用，减少流人杆塔的雷电流，使塔顶电位降低，对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时塔头
7、绝缘电压，对导线有屏蔽作 用，降低导线上的感应电压。 特点：大幅度屏蔽感应过电压，有效防止直击雷雷击电力绝缘线路断线危害，广泛应用于3 5 k V 及以上送电线路防 雷工程，施工运行经验丰富。如全线路架设造价较高，且具有防绕击雷效果较差，容易照成对线路反击的缺陷。 适用范围：在3 5 k V 及以下线路中，变电所出口处1 2 k m 或野外等容易发生雷击的局部线路。 4 2 2 减少雷击闪络 1 ) 安装氧化锌避雷器。氧化锌避雷器可以有效的截断工频续流，限制雷电过电压和线路感应电压。 特点：无放电延时，大气过电压工作后无工频续流，可经受多重雷击，残压低，基本免维护，但保护范围较小，如全线 路安
8、装成本较高，绝缘线必须破皮，可能引起绝缘线线芯进水，导线弧垂处电化学腐蚀断线，长期承受工频电压，容易导 致阀片老化。 适用范围：常安装在联络开关两侧及易反送电流的杆塔处。南通等地采用在绝缘线路上每隔2 0 0 米安装一组避雷 器的方法，经过雨季的考验，防雷效果较好。 2 ) 加强线路绝缘。提高绝缘子绝缘水平，采用高一、两级绝缘水平的绝缘子，并考虑其本身电容量不等对组合绝缘 冲击耐受电压的影响。使用绝缘专用线夹及绝缘护罩。特殊地区可以使用瓷横担。 特点：操作简单，可以全面提高配电架空线路的绝缘程度及耐雷水平，施工简便、便于维护。 适用范围：可以广泛适用于配电绝缘架空线路，经齐齐哈尔电业局城网线路
9、应用，效果较好。 3 ) 采用不平衡的绝缘方式。在杆顶项采用弱绝缘，两边线采用强绝缘。杆顶相当于耦合地线的作用，降低了两边 线的闪络电压。 特点：利用上下层线支持绝缘子或其它设备材料之间的绝缘等级差异，降低雷电闪络电压，可以起到一定的防雷效 果，但有可能会导致被保护架空线路整体绝缘水平的降低，和设计或施工工艺上的混乱。 适用范围：在三角排列导线中，对线路供电可靠性要求不高或易雷区可以采取这种方式。 4 ) 增长闪烁路径。此种方法是通过增长闪烁来限制工频续流的产生，利用增加局部绝缘来保护绝缘导线大面积击 穿，目前该技术正在试验研究阶段。 特点：利用闪烁路径增长方法阻止工频建弧产生，从而抑制雷灾对
10、线路的影响，理论上要求将闪烁路径增长到足够 大，安装上要考虑与临相间保持相对距离，该原理与绝缘线技术缩小化趋势相矛盾。 适用范围：目前无较为科学或明确的应用及结论。 4 2 3 限制工频续流 1 ) 降低杆塔接地电阻。增设接地装置，提高线路耐雷水平防止反击，特殊地区可采用化学降阻剂降低接地电阻。 特点：简单易行、施工方便、经济造价较低。 适用范围：高土壤电阻率地区或交叉跨越等特殊地区。 2 ) 加装放电绝缘子。电导型放电绝缘子是在绝缘导线支撑处剥开绝缘层，加装引弧放电间隙及特制线夹，雷电闪 络引发的工频续流在金属线夹上燃弧直至开关跳闸切断。 特点：可以有效的防护绝缘子烧伤，导线烧断。它的成本不
11、高，施工方便，但存在破开绝缘层的问题，对施工工艺具 有一定的要求。 适用范围：较高杆塔或易雷区，在齐齐哈尔电业局供电区橡胶坝工程l O k V 外电源工程中，由于地理位置及交叉跨 2 1 2 越限制，设计水泥杆杆高超过1 8 米且处于易雷区，经过两年的运行经验，加装该种绝缘子，防雷效果较好。 3 ) 加装过电压保护器。过电压保护器，专门防护雷电过电压，通过限制工频电流，限制雷电过电压，有效防止雷击 断线及绝缘子损坏，但对由其它原因引起的过电压元保护作用。 特点：只能防护雷电对线路的击穿过电压，作用单一，但便于维护，有效防止导线雷击断线，成本较低。 适用范围：雷击断线频发区及易雷击跳闸地带。上海
12、等地由2 0 0 1 年起开始使用过电压保护器，经过运行实验，对防 护雷电击穿过电压，较为有效。 4 2 4 缩短停电时间保证连续供电 1 ) 加强网络建设，采用开、闭环环网结构供电方式，通过电源倒送实现负荷转带或采用双电源供电型式，增强系统 供电可靠性，减小对用户停电时间。 特点：提高网络建设，保证连续供电的可靠性，即是城网导则中的要求，同时为馈线自动化、配电自动化提供资源 共享。 适用范围：输、配电供电网。 2 ) 增大导线截面，减少雷击断线几率。铝或铝合金芯绝缘线主干线线路截面不低于1 5 0 r a m 2 ，铜芯绝缘线主干线不 低于1 2 0r a m 2 。 特点：即是建设安全、稳
13、定供电系统的要求，同时满足防雷需要，一次性改造，具有深远意义。 适用范围：架空绝缘配电线路主干线。 上述措施，是针对雷灾的形成机理，从各个层面制定出来的方案对措，具有一定实践经验和成效，但保护范围小，作 用单一，不能实现架空绝缘线路的全线保护，因而引导雷击工频电弧续流泄露，增大防雷保护范围是目前防雷问题中存 在的主要矛盾。 4 3 远距离防雷设计及技术特性 天线式长闪弧避雷器：将一支天线连接到安装在绝缘导线表面的电极上，当雷电通道接近架空线时在天线上感应 出高值电位，在此感应电压作用下从电极向两个方向产生爬行放电，从而跨接了配套穿刺式夹头与绝缘子之间的间隙。 能保证在雷电通道接近电力线路时，在
14、通道直接接触导线或电杆之前产生闪弧。这个闪络为在雷电闪击于线路发生闪 弧时，准备好一条相当长的闪络途径，从而防止导线绝缘的击穿。L 3 j 特点：结构简单，费用低可靠性高，雷电放电时沿着长闪弧避雷器发展，并不引起工频续流，从而保证架空线的不问 断运行，但当雷击感应过电压高达3 0 0 k V 以上时，绝缘导线绝缘层可被击穿。 适用范围：是很有发展前途的远距离保护措施。装置有天线的长闪弧避雷器既能在感应过电压时，也能在直接雷 击时，对线路起到保护作用。 4 4 应注意的配套设计问题 4 4 1 接地网 1 ) 防雷接地网、信息接地网、电气接地网三网是统一的整体，设计中常常将三者各自独立、割裂分开
15、。 2 ) 系统接地随设备改造、发展重复设计，造成接地网混乱。 危害：当系统遭遇雷击时，容易因地电位之差产生放电，造成设备损坏。 4 4 2 屏蔽 屏蔽是防雷措施中较为有效的一种，可以大大缩减对设备本身的风险和投入，而设计中经常只重防雷而忽视屏蔽 的作用，忽视= 者之间的配合。 危害：当雷击发生时，容易因缺乏屏蔽的保护，致使由雷电引起的脉冲磁场侵入设备内部。 4 4 3 等电位连接 等电位连接是指将被保护区域内所有金属物连接起来，构成一个没有电位差的等电位体，这种连接方式不仅可以 使设备处于均衡的地电位，而且可以减小系统的接地电阻。等电位连接而不到位，是设计中容易发生的问题。 危害：当等电位连
16、接不到位时，容易因电位差导致雷灾的发生。 4 5 其它方面 4 5 1 防雷问题是综合性的系统问题，选择防雷措施应结合具体情况，并考虑到经济造价、当地的运行经验和线 路状况等诸多问题。 4 5 2 规范的施工工艺和科学的外部绝缘维护实验对线路绝缘材料的保护、运行状态的掌握有积极的促进作用， 只有将设计、施工、运行、巡视有机的结合在一起，才能创造出高质量的中压架空配电绝缘线路防雷环境。 2 1 3 5 小结 防雷保护是保障电力系统安全、稳定运行的重要内容，本文结合工作实践，国、内外先进技术，对中压架空绝缘线路 防雷设计，作以总结，具有很强的实际意义和防雷效果。 参考文献： 1 架空绝缘配电线路设计规程) ( O t T6 0 1 1 9 9 6 )中华人民电力工业部 2 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 ( D L T - 6 2 0 一1 9 卯) 中华人民电力工业部 3 采用天线式长闪弧避雷器为中压架空绝缘导线线路作防雷保i 嘞P O D P O R K l N 供用
