刍议配电网架空线路的供电

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　　摘要：通过采取科学的防雷措施，应用新技术、新设备对配电网架空线路实现快速复电和故障隔离，大力开展带电作业，可以大大地提高供电可靠性。
　　关键词：配电网 防雷 故障隔离
　　
　　1 提高配电网架空线路可靠性的途径
　　 日前，随着经济建设的高速发展和全球天气变暖，雷击灾害的发生愈来愈频繁，且造成的损失越来越严重，这直接影响了架空线路用户供电可靠性。目前，架空线路防雷工作正逐渐走向法制化、科学化和规范化。
　　 配电网架空线路多为处于城乡接合部的放射状农网线路，供电半径比较长，其安全运行水平直接影响电力企业的经济效益和用户供电可靠性，与电网优质服务密切相关。配电线路长，经过的地方地形变化大，由于其结构及其遭雷击后特殊的电磁机理，受雷击后极易频繁发生断线、跳闸、瓷绝缘子爆裂、线路闪络、线路接地等事故，特别是绝缘子爆裂、断线后导线脱落于居民区，对当地居民的人身安全造成很大威胁。
　　 配电网架空线路供电半径比较长，分支线多，发生以上事故时，查找线路故障点需要很长时间，造成停电时间过长，如果同时发生多处事故，则停电时间更长。有些线路绝缘子外观良好，但实际检测出线路绝缘水平很低，有接地现象，在这种情况下，只能使用排除法，把整条线路分成多段，解除各段的引流线来测量各段线路的绝缘水平，此种方法耗时较长。各种类型的雷击是现代电子设备服务中断、数据丢失和损毁的原因之一， 给通信网(包括无线通信网、有线通信网、计算机通信网以及有通信功能的数据采集网和工业控制网)甚至人身安全造成严重损害。
　　 综上所述，提高配电网架空线路的可靠性可以从防雷措施、快速复电和故障隔离、带电作业等3个方面来考虑。
　　2 防雷措施
　　 2．1 10 kV裸导线瓷支柱绝缘子雷击爆裂或断线原因分析
　　 2．1．1 线路耐雷水平及建弧率
　　 10 kV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，其建弧率与工频电场强度E(或放电距离L)有关。
　　 2．1．2 雷电流及工频短路电流作用时间
　　 雷电流的幅值主要反映在波头， 其作用时间为1～4 s。工频短路时，短路电流可使保护断路器迅速跳闸。断路器从接受信号到完成跳闸最快也需0．2 S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5()000倍。
　　 2．1．3 工频短路电流与雷电流产生的热量假设10 kV线路短路电流I1 =1 kA， 作用时间t1=0．2 s；雷电流幅值I2=5 kA，作用时间t2=4 μs。当不考虑频率因素时，短路电流产生的热量和雷电流产生的热量的关系为：
　　
　　 1 kA工频短路电流所产生的热量比5 kA雷电流产生的热量大2 000倍；当工频短路电流为16 kA时，其产生的热量将比5 kA雷电流产生的热量大512 000倍。因此，工频短路电流是架空裸导线遭雷击时瓷支柱绝缘子爆裂或断线的主要原因 。
　　 2．2 常规的防雷措施效果分析
　　 2．2．1 加装架空避雷线
　　 利用架空避雷线的屏蔽作用来保护配电线路是一种传统而有效的防雷方法。该方法的效果较好，而且可以免除维护。缺点是：投资成本较高；防止绕击的效果较差，线路易遭受反击。因10 kV 线路绝缘强度较低，感应雷过电压或直击雷人地的雷电流很容易造成绝缘受反击闪络，从而产生瓷支柱绝缘子爆裂或断线事故。
　　 2．2．2 加装氧化锌避雷器
　　 采用氧化锌避雷器可以有效地截断工频续流，限制雷过电压和配电线路的感应过电压。其缺点是：保护范围小；全线装设的投资成本较大；必须剥开绝缘层，导致线芯浸水，有可能使导线内部的线芯受腐蚀；避雷器阀片长期承受工频电压，容易老化。受10 kV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的发生，除非每根电杆均加装避雷器，但这将影响配电网的可靠性。
　　 2．2．3 安装线路过电压保护器
　　 线路过电压保护器相当于带有外间隙的氧化锌避雷器，安装时绝缘层不需剥开，运行时不承受运行电压，因而使用寿命较长，也可免维护。其缺点是仅能防护雷电过电压。
　　 2．2．4 使用钳位绝缘子
　　 在绝缘导线固定处剥开绝缘层，加装引弧放电间隙与特别设计的金属线夹。当雷击闪络时，引发的工频续流在该金属线夹与绝缘子下金属脚间燃弧，直至线路断路器跳闸而被切断，从而避免烧伤绝缘子和熔断绝缘导线。该方法的效果较好，成本也不太高。缺点是：当雷击闪络时，工频电弧会把电瓷伞裙烧蚀损坏， 需及时更换绝缘子； 安装时要剥开绝缘层，易使线芯进水，容易受腐蚀；要定制钳位金属线夹，配套安装在各种规格的支柱绝缘子上，采购及施工较麻烦。
　　 2．2．5 采用长闪络避雷器
　　 研究表明，对于中性点非直接接地的配电系统， 当线路的工作电压与闪络路径长度的比值减小时， 由雷电闪络发展为工频续流的可能性将大为减小。因此，俄罗斯学者提出了采用长闪络避雷器解决配电线路绝缘导线遭雷击断线的问题。
　　 2．2．6 增加局部绝缘层的厚度
　　 根据许多绝缘导线遭雷击后断线的事故调研结果，发现了一个十分明显的规律：断线的部位几乎全部都处于距绝缘子1 00～300 mm 范围内，如果在这局部范围内增加绝缘厚度，也可以防止击穿。但是，这个方法在实际工作中不易实现，因而不为人们所采用。
　　 2．2．7 使用穿刺式防弧金具
　　 工作原理为：将防弧金具安装在线路绝缘子附近负荷一侧(背离电源侧)的绝缘导线上，当雷电过电压超过一定数值时，在穿刺电极和接地电极之间引起闪络，形成短路通道，接续的工频电弧便在防弧金具上燃烧，以保护导线免于烧伤。在单向供电的老线路上采用此产品效果较好，安装方便，造价相对低一些，而环网供电的线路则需在两侧安装防弧金具，造成工程费用增加和线路不简洁，鸟类较多地区易受鸟类侵袭而造成线路接地。
　　 2．2．8 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，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。
　　 2．2．9 加装防雷支柱绝缘子
　　 防雷支柱绝缘子防止雷击断线的主要作用：
　　 a)通过保护型金具将导线围绕起来形成厚实的部体，以防止短路电弧根部的燃烧效应，闪络时，电弧在保护型金具的厚实部分之间燃烧；
　　 b)将防雷支柱绝缘子装线端上的铝合金圆柱体金具作为放电的1个极，同时均匀电场，提高闪络电压；
　　 c)在金具上加装的压板可保护和固定导线，并使导线不外露。
　　 2．2．10 在绝缘子处加装导线护线条
　　 传统的绝缘子与导线的定位方式为圆柱体与圆柱体的接触，即点接触，接触电阻很大，短路电流流过接触点时温度剧烈升高，导致断线。在绝缘子处加装导线护线条不仅对导线起到补强的作用，更重要的是将点接触变为面接触，减小了接触电阻，增大了散热面积，从而减少雷击断线事故的发生。
　　
　　3 快速复电和故障隔离
　　 一般架空线路的故障分为短路故障和接地故障，线路瞬时性故障可通过断路器重合闸来消除。线路永久性故障常见类型有线路金属性短路故障、线路引跳线断线弧光短路故障、跌落式熔断器和隔离开关弧光短路故障、小动物短路故障、雷电闪络短路故障和线路永久性接地故障等。故障形成因素包括：外力破坏造成架空线或杆上设备(变压器、断路器)被外抛物短路或外力刮碰短路；汽车撞杆、台风、洪水引起倒杆、断线等；线路缺陷造成弧垂过大，遇台风时引起碰线，或短路时产生的电动力引起碰线；线路老化或过载引起隔离开关线夹损坏，烧断拉弧，造成相间短路；小动物引起；雷击过电压；等等。
　　 不管线路出现的故障是瞬时性还是永久性的，断路器重合闸成功与否，都必须对故障线路进行事故巡查，查找出事故发生的原因，特别是对可能的故障点的正确判断尤为关键，这是能否快速隔离故障、恢复供电的前提。能否以最短的时间恢复供电是衡量电力企业供电可靠性和优质服务的标准，为此要应用技术手段进行故障定位和故障隔离，实现快速复电。
　　
　　4 架空线带电作业
　　 除了架空线路故障外，计划性的施工作业和线路检修消缺引起的停电亦影响供电可靠性，条件成熟的供电局都在逐步推进带电作业。目前，配电网带电作业一般采用中间电位法，这是介于地电位法和等电位法之间的作业方法，它要求作业人员既要保持对带电体有一定的距离，又要保持对地有一定的距离。采用绝缘斗臂车作为主绝缘，绝缘手套、绝缘服作为辅助绝缘，通过绝缘毯、绝缘套管对带电体进行遮蔽。配电网带电作业作为保障供电可靠性、服务配电网运行检修的一种技术手段正在被越来越多的运行人员所接受。在需要对线路进行急修处理的情况下，首先考虑带电作业的介入，相信通过不断的实践及新工具、新设备的应用，带电作业一定能在提高供电可靠性、减少用户停电次数中发挥越来越大的作用。

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