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10kV架空线路技术资料汇编——直线杆避雷器

来源:http://www.hbhyxl.com 发布时间:2016/10/28 14:20:13

10kV 架空线路技术资料汇编—— 直线杆避雷器

1. 现状问题

自从公司 1997 年大规模实施 10kV 架空线路绝缘化后,绝缘线 击断线问题逐渐显现,1999 年起公司组织研究防范绝缘线雷击断线的措施,当时尚无应用复合外套氧化锌避雷器的经验,参考芬兰ensto公司的穿刺线夹,以及日本东京电力公司的放电箝位绝缘子,研究国产化,用于直线杆防范雷击断线。2001年起进行小规模试运行,2004 年编入公司施工标准2006 年消隐工程大规模实施 在公司自2001 起积累大量氧化锌避雷器的运行经验基础上,2008 年起试验采用外间隙氧化锌避雷器防范雷击断线,2009 年编入公司施工标准。几种防雷击断线措施应用中出现的具体问题如下:

1 )穿刺放电线夹

由于穿刺放电线夹安装简便、快捷(见图1 ),早期规定已建成线路均采用穿刺放电线夹方式,以减少投入,迅速发挥作用。但是经过几年的运行考验,暴露出无法弥补的缺点,其安装运行效果受施工作业人员的技术水平及责任心影响较大无法对施工质量进行有效验收,并且早期绝缘线导体偏心较大,影响刺齿压接效果。架空绝缘线交联聚乙烯绝缘层的硬度随温度变化,安装穿刺放电线夹时需要根据不同的环境温度来调整扭力扳手的力矩,需要生产厂家售后服务人员跟随施工指导,以保证线夹刺齿与导线接触牢固,而当工程大面积铺开时,就无法保证售后服务人员的跟随指导,曾多次发生刺齿压接不实,雷电过电压击穿起弧断线故障(见图2), 新修订施工标准已取消应用该线夹。

 


  图1 运行的穿刺放电线夹         2 压接不实引发故障的穿刺放电线夹

2 )放电箝位绝缘子

200 4 年施工标准规定 建线路一般采用放电箝位绝缘子 (见图3 ),部分供电公司施工管理到位,使其发挥了较好的效果。但同时也存在安装运行效果受施工作业人员的技术水平及责任心影响较大,无法对施工质量进行有效验收的问题,还存在绝缘罩设计不合理的问题。表现为:安装时漏剥除绝缘层,雷电过电压击穿后,工频续流电弧弧根被击穿的绝缘针孔固定,造成高温断线;安装时易发生剥除绝缘层不当,损伤导线、降低导线机械强度;绝缘罩设计不合理,无法 达到引弧预期效果,同时将绝缘子铁帽包裹过紧(见图4 ),搭扣 即无法打开,做不到东京电力公司绝缘罩的引弧功能,也未象东京电力公司绝缘罩底部设置有容易崩开的罩帘(见图5); 施工时,将绝缘罩两翼缠紧,因此无法使工频续流电弧及热量迅速扩散,也不能将电弧引离放电箝位绝缘子,极易造成灼伤绝缘子釉面(见图6), 灼碎绝缘子伞裙(见图7,严重的导致过温崩断绝缘子。  


3 放电箝位绝缘子线槽设计 4   绝缘罩包裹过紧  


5   日本放电箝位绝缘子绝缘罩


6 工频续流灼伤绝缘子釉面

7 工频续流灼碎绝缘子伞裙

3 )环形间隙避雷器

环形间隙避雷器在日本有较成熟的运行经验,但国内现状制造水 平不高,有的产品金属环臂伸出过多(见图8 );国内目前应用的线路 绝缘子种类较多,需要配置不同直径的环,施工过程中还需要现场调 节环与导线的间隙,对施工要求较高;投入运行后易发生金属环歪倒 在绝缘子上,失去保护作用;有的产品环间隙为闭口环,端部无法打 开(见图9 ),造成带电更换绝缘子困难。

 

8 环形间隙避雷器伸臂过长     9 闭口环形间隙无法打开

4 )内置避雷器柱式绝缘子

近年来还试验采用了带脱扣器外间隙内置避雷器柱式绝缘子(见图10 ),将避雷器与绝缘子合为一体,固定绝缘线时不必剥除绝缘层。但目前还缺乏运行经验,存在避雷器损坏爆炸,绝缘子瓷片飞落伤人 的可能性,还需要继续深入研究验证,现场部分避雷器柱式绝缘子安装了雷电计数器(见图 11 )。

 

10 避雷器柱式绝缘子     11 带计数器的避雷器柱式绝缘子

2. 技术难点

需要克服现状防雷措施存在的问题,另行开辟研究途径。研究要点: 需要分析确定冲击过电压击穿路径,由于绝缘层的影响,与架设裸导线状况不同,雷电过电压击穿路径不是简单的由干弧距离来决定; 所选取外间隙避雷器形式应确保在不同雷电波形下,避雷器的伏秒特性曲线始终在绝缘子的伏秒特性曲线下方,实现对绝缘线的保护。

3. 解决方案

采取棒形外间隙氧化锌避雷器形式,将避雷器上方绝缘线破口形 成裸露的上电极,使之与避雷器棒电极形成外间隙,间隙距离控制在 55mm±5mm,保证避雷器的伏秒特性曲线低于绝缘子的伏秒特性曲线10%,雷电过电压路径始终通过避雷器回路,见图12

 

12 棒形外间隙氧化锌避雷器设计结构

开发多孔位支架 可配合P15P20(顶绑及侧绑柱式绝缘 (顶绑及侧绑 防雷使用 采用外间隙 避雷器额定电压由17kV 降低到15kV 降低残压,改善保护性能,同时降低造价。对示范线路安装计数器,以验证防雷的效果,见图13


 

13 棒形外间隙氧化锌避雷器(带雷电计数器)

2011 10 20日、2012 1 12日在中国电科院特高压试验基地进行了棒形间隙避雷器与10kV架空绝缘线路柱式绝缘子冲击过电 压配合试(见图14)。 验结论当所选取的外间隙避雷器的间隙距 离设置为60mm U50%小于110kV, 柱式绝缘子U50%154kV,能够实现保护配合。


14 支线杆棒形外间隙氧化锌避雷器试验

直线杆所确定的棒形外间隙氧化锌 雷器的方案布局合理 美观, 冲击过电压击穿路径设计正确、有效;能够实现绝缘配合,达到防雷 效果 1 )外间隙已预先在设计阶段设定距离,现场施工直接安装支架和 避雷器,不需调节外间隙距离,施工方便,工艺可控。

2 支架按 P15 P20柱式绝缘子的高度分别设置安装孔能满足配合不同绝缘子。

3 )线路正常运行时,避雷器不承受持续工作电压或操作过电压, 延长了使用寿命。即使避雷器劣化,也不至于影响线路的正常运行。

4 )棒形电极能满足直线小转角杆使用,适用范围广。

5 )安装施工将绝缘线剥开小口(6.5mm×12mm)作为上电极,杆下清晰可见,便于施工和验收;开发的专用剥口工具操作方便,能够 避免损伤导线(见图 15);

 
图 15 绝缘线电动专用剥口工具

6 )对缺陷绝缘子和避雷器均便于带电更换;

7 )由于采用外间隙,避雷器额定电压可由17kV 降低到 15kV,降低了残压,改善了保护性能,同时降低了造价。

8 )改造和新建线路均能适用。

5. 小结

1 )直线杆所确定的棒形外间隙氧化锌避雷器的方案,避雷器与绝 缘子击穿路径及冲击过电压配合合理,能够有效地防范绝缘线雷害, 降低事故掉闸率。

2 )该方案施工简单,间隙易控,不会损伤导线,便于施工及质量 验收。

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