趙永昌 胡保有

摘要：本文在對(duì)雷擊造成的架空絕緣線(xiàn)路斷線(xiàn)、設(shè)備故障的作用機(jī)理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，從防雷擊絕緣子架空絕緣線(xiàn)路防雷擊原理和架空絕緣線(xiàn)纜防雷的并聯(lián)間隙設(shè)計(jì)原則兩個(gè)方面提出了防雷絕緣子在架空絕緣線(xiàn)路中的防雷擊設(shè)計(jì)原則。最后，結(jié)合供電企業(yè)的實(shí)際需求和應(yīng)用情況，總結(jié)出防雷絕緣子在架空絕緣線(xiàn)路中的應(yīng)用技術(shù)，以期能為絕緣線(xiàn)路中防雷擊絕緣子技術(shù)改造提供參考。

關(guān)鍵詞：防雷擊；架空線(xiàn)路；絕緣子；引弧近些年來(lái)，隨著社會(huì)生產(chǎn)生活用電需求的提高，設(shè)備及供電線(xiàn)路的用電負(fù)荷增加，供電公司需要持續(xù)提高絕緣化率來(lái)保證設(shè)備處于高效率的工作狀態(tài)。但是，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)槭艿酵饨绮豢煽沽Γ缋纂?、風(fēng)等問(wèn)題，影響了供電線(xiàn)路供電的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。雖然線(xiàn)路都設(shè)置了過(guò)電壓保護(hù)器、避雷器等設(shè)備，但是在應(yīng)用過(guò)程中依然存在著一定比例的雷擊事故。而防雷擊絕緣子的出現(xiàn)和應(yīng)用給架空絕緣線(xiàn)路防雷擊性能的提高起到了一定的作用。因此，有必要在分析雷擊造成架空絕緣線(xiàn)路故障甚至斷線(xiàn)機(jī)理的基礎(chǔ)上，探討防雷絕緣子在絕緣線(xiàn)路保護(hù)中的作用，并提出完整的絕緣子應(yīng)用技術(shù)方案，為提高絕緣線(xiàn)路的工作穩(wěn)定性提供參考。

一、雷擊造成架空絕緣線(xiàn)路斷線(xiàn)的機(jī)理

（一）架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)受力因素。首先，因?yàn)榭拷鼦U塔位置處的導(dǎo)線(xiàn)需要承受更大的拉力和重量，這直接導(dǎo)致該位置的導(dǎo)線(xiàn)承受的應(yīng)力更大。同時(shí)，供電導(dǎo)線(xiàn)除了在轉(zhuǎn)角的桿塔處使用彈性?xún)?yōu)良、耐張力能力強(qiáng)的絕緣子之外，在一般地方都是使用簡(jiǎn)單的柱式絕緣子，在這些地方容易出現(xiàn)剪切疲勞問(wèn)題。同時(shí)，因?yàn)榻饘賹?dǎo)線(xiàn)具有一定的延展性，在這些內(nèi)部應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，將導(dǎo)致直徑減小、電阻增加，為絕緣導(dǎo)線(xiàn)雷擊事故的發(fā)生提供了電熱效應(yīng)基礎(chǔ)。

（二）架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)受雷擊的電學(xué)機(jī)理。在桿塔附近處的導(dǎo)線(xiàn)在壓力作用下容易出現(xiàn)一定程度的破壞，因此在受到雷擊作用時(shí)，高電壓將會(huì)導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線(xiàn)的薄弱位置處出現(xiàn)擊穿孔，從而使得絕緣導(dǎo)線(xiàn)出現(xiàn)閃絡(luò)問(wèn)題，導(dǎo)致絕緣線(xiàn)路出現(xiàn)短路，瞬間出現(xiàn)很高的工頻續(xù)流，在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)熱效應(yīng)而使得導(dǎo)線(xiàn)的溫度升高，再在力的作用下出現(xiàn)斷線(xiàn)問(wèn)題。

從實(shí)際的情況來(lái)看，絕緣導(dǎo)線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)故障一般出現(xiàn)在少遮蔽物的平整地方。這主要是因?yàn)檫@些斷線(xiàn)故障并不是因?yàn)槔讚糁苯幼饔枚沟镁€(xiàn)路被擊穿的，而是在地面放電的感應(yīng)電壓造成的絕緣線(xiàn)纜斷線(xiàn)問(wèn)題。這種感應(yīng)電壓產(chǎn)生的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)絕緣導(dǎo)線(xiàn)的承載能力，直接造成絕緣線(xiàn)纜燒斷。

（三）架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)性能。因?yàn)榧芸战^緣導(dǎo)線(xiàn)一般包括三

層，從里向外的結(jié)構(gòu)依次是導(dǎo)體、內(nèi)屏層以及絕緣層三層。按照線(xiàn)纜不同的規(guī)格和型號(hào)，每千米的絕緣導(dǎo)線(xiàn)重量從100kg到1000 kg不等，而且對(duì)應(yīng)的允許電流值從100A到500A。但是，架空絕緣線(xiàn)纜的絕緣層總厚度一般是2.5mm，且電阻值超過(guò)1000MΩ，使用的材料通常是樹(shù)脂、塑料、橡膠、PVC等。但是這些材料的熔點(diǎn)都較低，一旦受到雷擊，電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)將會(huì)將之迅速融化，從而導(dǎo)致架空線(xiàn)路出現(xiàn)雷擊事故。

二、防雷絕緣子在架空絕緣線(xiàn)路中的防雷擊設(shè)計(jì)原則

（一）防雷擊絕緣子架空絕緣線(xiàn)路防雷擊原理。通常，防雷絕緣子實(shí)現(xiàn)防雷擊目的的基本原理是通過(guò)并聯(lián)間隙的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)在絕緣子的兩端并聯(lián)設(shè)置一對(duì)金屬電極，通過(guò)形成保護(hù)間隙的方式來(lái)確保保護(hù)間隙的距離小于絕緣子串的總串長(zhǎng)。當(dāng)噪聲雷擊時(shí)，絕緣子串上產(chǎn)生很高的雷電過(guò)電壓，但因保護(hù)間隙的雷電沖擊放電電壓低于絕緣子串的放電電壓，雷擊作用將首先在保護(hù)間隙放電，工頻電弧在熱應(yīng)力以及點(diǎn)動(dòng)力的作用下通過(guò)并聯(lián)間隙形成了放電通道，最終被逐步引至金屬電極的端部，將金屬電極端部的部件燒毀，達(dá)到保護(hù)絕緣導(dǎo)線(xiàn)、絕緣子的目的。

通過(guò)這種方式，防雷保護(hù)裝置具有引導(dǎo)放電、疏導(dǎo)工頻電弧以及使得工頻電場(chǎng)更加均勻的作用。在整個(gè)過(guò)程中，這種作用與設(shè)置的并聯(lián)間隙的招弧角尺寸、形狀等具有一定的關(guān)系。

（二）架空絕緣線(xiàn)纜防雷的并聯(lián)間隙設(shè)計(jì)原則。首先，在設(shè)置過(guò)程中要將之與絕緣子串的絕緣相互配合，并考慮到絕緣子串與并聯(lián)間隙在雷電的沖擊作用電壓以及雷電線(xiàn)路過(guò)電壓作用下的特性。在雷擊作用下，絕緣子串和并聯(lián)間隙出現(xiàn)的閃絡(luò)電壓一般符合對(duì)應(yīng)概率的隨機(jī)分布，具有一定的統(tǒng)計(jì)特性。因此，在實(shí)際的過(guò)程中必須受限使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)并聯(lián)間隙以及絕緣子串之間的配合形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定對(duì)應(yīng)的安全間隙距離，保證所設(shè)計(jì)的并聯(lián)問(wèn)隙伏秒特性曲線(xiàn)處于絕緣子伏秒特性曲線(xiàn)的上方，使得雷擊作用下出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象時(shí)，并聯(lián)間隙將會(huì)先于絕緣子串出現(xiàn)閃絡(luò)，從而達(dá)到保護(hù)絕緣子的目的。同時(shí)，還應(yīng)該保證并聯(lián)間隙在可能存在的正常操作電壓下不會(huì)出現(xiàn)斷開(kāi)的問(wèn)題，確保線(xiàn)路的絕緣水平處于正常水平。其次，在架空絕緣線(xiàn)纜中，電壓等級(jí)處于220kV及以下的線(xiàn)路不會(huì)設(shè)置均壓環(huán)，所以在設(shè)置并聯(lián)間隙的過(guò)程中需要對(duì)間隙的均壓能力予以考慮，即并聯(lián)間隙不但要具有對(duì)應(yīng)的引弧能力，而且還必須具有充當(dāng)均壓環(huán)的功能，起到一定的均壓效果。在設(shè)置了防雷絕緣子之后，能夠使得不均勻的電壓分布情況得到有效的改善，以免絕緣子在電壓的作用下出現(xiàn)電暈現(xiàn)象。

三、防雷絕緣子在架空絕緣線(xiàn)路中的應(yīng)用技術(shù)

（一）防雷擊絕緣子的主要技術(shù)類(lèi)型。當(dāng)前實(shí)際中應(yīng)用的防雷擊絕緣子金具主要包括兩種：(1) 剝線(xiàn)型的防弧金具，該種防弧金具的電壓水平較高，而且安裝位置通常在導(dǎo)線(xiàn)絕緣子軸線(xiàn)的100.0-150.0mm范圍當(dāng)中。在設(shè)置之后，可以在架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)路的絕緣子端部與金屬器件之間形成反應(yīng)，在雷擊作用下構(gòu)成沖擊放電通路。在架設(shè)的過(guò)程中，尤其要注意所架構(gòu)的線(xiàn)路的特點(diǎn)，通過(guò)選擇不同的安裝區(qū)域來(lái)保證防雷擊效果。通常，對(duì)于環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的絕緣配電網(wǎng)絡(luò)而言，可以將這種防雷裝置設(shè)置在絕緣子的兩側(cè)，而且安裝的金具要與導(dǎo)線(xiàn)絕緣層之間相互剝離。而對(duì)于星型的配電網(wǎng)絡(luò)而言，這種防護(hù)金具通?？梢栽O(shè)置在絕緣子的負(fù)荷側(cè)位置；(2) 穿刺型防弧金具：這種防弧金具的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠有效的避開(kāi)采用剝線(xiàn)型防弧金具結(jié)構(gòu)過(guò)程中出現(xiàn)的密封性能較差的問(wèn)題。這種防雷擊結(jié)果通過(guò)將電極結(jié)構(gòu)設(shè)置成為穿刺形態(tài)，將尖齒作為電載荷體，將架空導(dǎo)絕緣線(xiàn)線(xiàn)路的絕緣層刺穿，使得金具與絕緣線(xiàn)的線(xiàn)芯直接接觸，從而達(dá)到引出高位電壓的目的。這種結(jié)構(gòu)的防弧金具的結(jié)構(gòu)主要包括低壓電極、高壓穿刺電極以及絕緣護(hù)罩構(gòu)成。在實(shí)際的設(shè)置與應(yīng)用過(guò)程中主要注意絕緣層與穿刺層之間的擠壓，保證兩者具有足夠的密封性能，否則將影響到防雷擊的效果。

對(duì)策與實(shí)施

（二） 防雷絕緣子架空絕緣線(xiàn)路應(yīng)用方案流程。(1) 通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際調(diào)研，統(tǒng)計(jì)得到整個(gè)項(xiàng)目方案中需要安裝的防雷擊絕緣子數(shù)量；(2) 開(kāi)展經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)估，計(jì)算得到若不進(jìn)行防雷擊絕緣子的改造，當(dāng)停電時(shí)間達(dá)到4h時(shí)，結(jié)合停電面積、影響總負(fù)荷(30%)，估算得到雷擊造成全年總的供電量損失，確定是否需要對(duì)絕緣子進(jìn)行防雷擊改造；(3) 若需要改造，則對(duì)絕緣線(xiàn)路絕緣子的彎曲強(qiáng)度、耐受的額定電壓等級(jí)進(jìn)行測(cè)算，結(jié)合實(shí)際的使用環(huán)境，諸如耐污要求等形成完善的絕緣子綜合設(shè)計(jì)要求。并按照對(duì)應(yīng)的設(shè)置安裝規(guī)范進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，最后與對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，保證驗(yàn)收結(jié)果。

結(jié)語(yǔ)：架空絕緣線(xiàn)纜絕緣子的防雷改造工作是當(dāng)前供電線(xiàn)路改造工作的重點(diǎn)之一，也是保證供電線(xiàn)路正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，在具體的實(shí)施過(guò)程中必須結(jié)合實(shí)際的需求以及線(xiàn)路的應(yīng)用環(huán)境制定出與之相對(duì)應(yīng)的技術(shù)方案，這樣才能使得整個(gè)線(xiàn)路達(dá)到防雷擊等級(jí)。

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