防止10kv架空绝缘导线雷击断线用穿刺型防弧金具研究

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1、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

2、。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

3、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。2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150mm2及以上、95~120mm2和70mm2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

4、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6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

5、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

6、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63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试验室进行的。试验接线中，10kV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，绝缘导线的截面为185mm2、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%，针对防弧金具与三种绝缘子配套布置的情

7、况分别进行了试验：在边相导线的一端施加标准雷电冲击电压，电压幅值由低到高，每个点放电5次，作出正、负极性雷电冲击放电伏秒特性曲线，并拍摄放电路径。试验结果表明，三种情况下，每次雷电冲击放电均发生在防弧金具的间隙上。图3为雷电冲击放电照片。图3雷电冲击放电照片4压紧力试验本试验的目的是研究高压电极的压紧力与接触电阻之间的关系，并结合热稳定试验的结果，确定安装高压电极时的压紧力矩范围。针对型号为FHJC-70~120、FHJC-150~240两种试品，分别用不同截面、不同绝缘层厚度的导线进行了大量试验。试验时，考虑到户外安装环境可能出现的温度情况，模拟了1

8、5℃及以上、15℃至零下5℃之间和零下5℃以下三个温度段。综合大量的试验结果，推荐出安装防弧金