防止10KV架空绝缘导线雷击断线用穿刺型防弧金具研究.docVIP

防止10kV架空绝缘导线雷击断线用 穿刺型防弧金具研究 陈维江[1]、孙昭英[1]、周小波[2]、潘波[2]、陈伟明[2]、吴才彪[2] (1.中国电力科学研究院，北京 100085； 2.上海市电力公司市南供电公司，上海 200002) 摘要 本文通过雷电冲击放电试验、压紧力和热稳定试验以及工频电弧试验研究,研制出一种防止10kV架空绝缘导线雷击断线用的穿刺型防弧金具，该防弧金具能定位雷电冲击放电路径，疏导工频电弧弧根，起到了保护绝缘导线免于雷击断线的作用。 关键词：绝缘导线 雷击断线 穿刺型防弧金具 1 引言 架空配电线路绝缘化对解决线树矛盾、降低瞬时性故障概率，优点十分明显。但是，雷击断线问题却十分突出。在架空配电线路已基本实现绝缘化的日本，七十年代初的研究得出结论：绝缘导线雷击必断。近年来，我国10kV架空线路的绝缘化率不断提高，雷击断线事故逐渐凸显。因此，加快研究防止绝缘导线雷击断线的措施，对保证配电网的安全、可靠运行意义重大。 2000年，中国电力科学研究院与北京供电局合作研制出10kV绝缘导线防雷击断线用防弧金具[1]，产品已投入电网运行,并获实用新型专利。借鉴前者的研究成果，2002-2003年，中国电科院与上海市电力公司市南供电公司合作，研制出一种穿刺型防弧金具（以下简称防弧金具），该防弧金具由高压电极、低压电极和绝缘罩三部分构成，其中高压电极与绝缘导线穿刺连接，且配戴绝缘罩，具有安装方便、局部绝缘的特点。产品已在上海、北京、江苏等地挂网试运行，并获实用新型专利。本文系对穿刺型防弧金具研制工作的介绍，期望为广大配网工作者在解决绝缘导线雷击断线问题时提供参考。 防弧金具的技术性能要求和设计 （1）防弧金具的技术性能 防弧金具的技术性能主要有如下三点要求： 高压电极与绝缘导线紧密接触，应能通过热稳定试验。适用于截面为150 mm2及以上、95~120 mm2和70 mm2导线的高压电极，热稳定试验电流的有效值分别为16kA，12.5kA和10.0kA，持续时间1s ； 防弧金具应能将雷电冲击放电路径定位在高、低压电极构成的间隙上； 防弧金具应通过工频大、小电流电弧试验，试验后，高、低压电极允许局部烧蚀，但绝缘导线无烧伤，绝缘罩无严重变形或开裂。大电流电弧试验的短路电流有效值为12.5kA，时间为0.25s ，试验次数为5次。小电流电弧试验的短路电流有效值为1.2kA，时间为1.0s ，试验次数为5次。 （2）防弧金具设计 本文设计的防弧金具由高压电极、低压电极和绝缘罩三部分构成，如图1所示。高压电极与绝缘导线穿刺接触，引出高电位，低压电极安装于绝缘子底部，高、低压电极构成G1、G2两个间隙。G1为雷电放电间隙，间隙的距离小于绝缘子的干弧放电距离，使雷电冲击放电发生在该间隙上；G2为工频电弧燃烧间隙，雷电冲击放电后工频电弧弧根在电磁力的作用下由G1迅速移动至该间隙上燃烧，以保护绝缘导线免于烧伤断线。绝缘罩罩住高压电极，起到绝缘作用，并给工频电弧弧根的运动留有通路。 采用设计、试验、优化设计反复迭代的方法，确定了两种型号的防弧金具：一种适用于截面为70~120mm2的绝缘导线，型号为FHJC-70~120；另一种适用于截面为150~240mm2的绝缘导线，型号为FHJC-150~240。 1-高压电极，2-低压电极 3-绝缘罩 图1 防弧金具构成 （3）防弧金具安装 对于辐射形架空绝缘线路，防弧金具应安装在绝缘子的负荷侧，对于环网架空绝缘线路，防弧金具应在绝缘子两侧对称安装，且用铝线将两个高压电极连接，见图2。 A 辐射线路 B 环网线路 图2 防弧金具安装 3 雷电冲击放电试验 本试验的目的是验证所有雷电冲击放电是否均发生在防弧金具高、低压电极构成的间隙之上。 试验是在中国电力科学研究院高压验室进行的试验kV 电杆用2.5m高的水泥电杆模拟，横担为供电部门使用的产品，绝缘子有P20、P15和PS15三种mm2、绝缘层厚度为2.5mm。防弧金具G1间隙的距离较相应绝缘子的干弧距离短10%， 针对在导线一端施加标准雷电冲击电压，电压幅值由低到高，正、负极性拍摄路径图 mm2 环境温度段 ≥15℃ 15℃~-5℃ ≤-5℃ FHJC-70~120 2.5 70 20 22 24 95 120 3.4 70 21 24 27 95 120 FHJC-150~240 2.5 150 23 26 28 185 240 3.4 150 24 28 30 185 240 5 热稳定试验 本试验的目的是