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10kV架空裸导线雷击断线机理及对策

消耗积分:5 | 格式:rar | 大小:233 | 2009-03-04

张亮

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10kV配电线路系电力系统中公里数较长且与用户关联最为密切的电压等级线路。由于众所周知的原因，10kV线路的绝缘水平普遍较低，故其受雷击后极易发生瓷支柱绝缘子爆裂或断线事故。为此，我司与有关供电单位合作，提出了防雷击断线的一些综合措施并开发了相关产品。
2. 10kV裸导线受瓷支柱绝缘子爆裂或雷击断线原因
2.1 线路耐雷水平及建弧率
10kV线路绝缘强度较低，其耐雷水平小于5kA，侵袭线路的雷电有90％以上会造成绝缘闪络，雷电造成的闪络一部分能转变为稳定的工频电弧，建弧率与工频场强E（放电距离L）有关。
2.2雷电流及工频短路电流作用时间
雷电流的幅值主要在波头，其作用时间为1-4微秒。工频短路时，短路电流（上海地区1-16 kA）可使保护开关迅即跳闸。由于开关从接受信号到完成跳闸，最快也需0.2秒左右时间，故短路电流作用时间至少要比雷电流作用时间长50000倍。
2.3 工频短路电流与雷电流产生的热量
电流产生的热量Q=I2Rt，在同一电流通过中，R相等（不考虑频率因素）。假设10kV线路短路电流I1=1kA，作用时间t1=0.2S；雷电流幅值I2=5kA，作用时间t2=4µS 分析比较
Q1/Q2 = I12Rt/ I22Rt
= (12×0.2×106)/(52×4)
= 2000
在同一电流通过中，10kV工频短路电流所产生的热量比5kA雷电流产生的热量大200倍。当工频短路电流为16KA时，其产生的热量将比5kA雷电流产生的热量大512000倍。因此，工频短路电流是引起架空裸线雷击瓷支柱绝缘子爆裂或断线的主要原因。
3. 常规的防雷措施效果分析
3.1 加装架空地线
因10kV线路绝缘强度较低，感应雷过电压或直击雷入地的雷电流很容易造成绝缘受反击闪络，而发生雷击瓷支柱绝缘子爆裂或断线事故。故架空地线仅能减少雷击瓷支柱绝缘子爆裂或断线事故，而未能防止雷击瓷支柱绝缘子爆裂或断线事故。
3.2 加装避雷器
受10kV绝缘子绝缘强度限制，雷电波不能向邻档运动，故不能防止雷击瓷支柱绝缘子爆裂或断线事故。除非每根电杆均加装避雷器，但这将影响配电网的可靠性。
4. 预防裸线雷击瓷支柱绝缘子爆裂或断线措施
通过雷击断线的原因分析，我们不难提出下述防止雷击断线的措施：
4.1 采用玻璃钢绝缘横担
玻璃钢绝缘横担具有机械强度高、绝缘性能好的优点。若将其用作支柱绝缘子横担（见图1），则可显著增加闪络路径，从而大幅度提高线路的耐雷水平，降低线路的建弧率而基本避免了雷击断线事故的发生。
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