談10kV絕緣架空線路避雷線保護角的選擇

鄭帥

摘? 要：現(xiàn)代化的生活已經(jīng)離不開電力能源的支撐，目前在我國電網(wǎng)中，10kV配電線路被廣泛應用，然而其絕緣效果較差、易受雷擊而無法正常供電。該文主要針對10kV絕緣架空線路避雷線保護角進行探究，對絕緣架空線的特點進行論述，并針對避雷線保護角的選擇展開了詳細分析，得出保護角選取的最佳方案，以便為今后線路鋪設、改造人員提供數(shù)據(jù)支持。

關鍵詞：10kV? 絕緣架空線路? 避雷線? 保護角

中圖分類號：TM72 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（b）-0031-02

在現(xiàn)代化建設不斷發(fā)展的過程中，10kV配電線路被廣泛運用，由雷雨天而導致的雷擊斷線現(xiàn)象也逐年增多。如何有效解決配電線路問題，做好線路防雷保護工作，是當前電力配送人員所應急需考量的事。在10kV絕緣架空線路中安裝避雷線保護角，可以有效防止在雷雨天氣中，因雷電過電壓閃絡而造成的線路中因電流過大，燒斷電線的現(xiàn)象發(fā)生。

1? 絕緣架空線特點

絕緣架空線相比于傳統(tǒng)的裸露導線，具備更好的絕緣性能，借助于導線外皮的絕緣材料，使導線能夠有效地與外界環(huán)境相隔離，提升配電線路供電的穩(wěn)定性。絕緣架空線的絕緣外皮顏色多種多樣，可以使其視覺上看起來更為美觀，并且全新的絕緣導線可以有效防止因樹枝搭接而造成短路現(xiàn)象的發(fā)生，令城市綠化人員可以對樹木更好地修剪，保證整個城市的綠化與美觀并存。全新的絕緣架空線可以有效降低非電力人員因誤觸而引發(fā)的電擊事故發(fā)生頻率，提升社會生活的安全性。此外，這種全新的導線與傳統(tǒng)導線相比，因絕緣外皮具備良好的導熱、散熱性能，加大了導線的散熱面積，提升了單線路段的載流上限及電力輸送的效率[1]。

然而絕緣導線在使用過程中，若是架設線路的方法不規(guī)范而導致導線的絕緣外皮與導線間有水分滲透進去。在進行供電過程中，滲透進去的環(huán)境污水因多具有酸性，就會在電的作用下而發(fā)生電解作用，加快對金屬導線的侵蝕速率，加速電線的老化，甚至會使其產(chǎn)生鼓凸或發(fā)生導線斷裂現(xiàn)象，極大地影響了導線的使用壽命。

2? 避雷線保護角的選擇分析

2.1 確立分析前的約束條件

避雷線的架設主要是為了防止導線因雷擊而出現(xiàn)線路跳閘或斷線現(xiàn)象發(fā)生，為了使這一工作順利進行就應該遵守相應的工程技術規(guī)范原則，除此之外，進行保護角選擇工作之前還應確立一定的數(shù)據(jù)分析約束條件。在開展分析工作前，應先查閱相關資料搜集相關的配電線路設計方法，并借助于資料中的各類公式與實際數(shù)據(jù)，計算出避雷線的保護范圍、保護角與雷電繞擊率間的關系，線路的耦合系數(shù)、保護避雷線的檔距中央并對線路架設過程中的多種應力進行分析，以保證工作順利進行[2]。

例如：某地在確立約束條件時，首先，對國家出臺的配電線路架設規(guī)范標準文件進行查閱，保證導線的最低處與地面間距應不小于6.5m，結合當?shù)氐呐潆娋€路架設情況，檔距約在50m，弧錘距離約在1.3m，即線路桿體的總高度應該在7.8m以上，根據(jù)相關計算公式可以得出，保護角α的角度應在10°以上。其次，應結合實際情況將避雷線的保護范圍進行確定，隨后根據(jù)保護角與雷電繞擊率之間的關系將保護角的取值范圍進行進一步確立，根據(jù)當?shù)氐牡乩憝h(huán)境保護角α的取值范圍應該不大于25。再次，還應有效保護較易受雷擊的避雷線檔距中央，使其與導線間氣隙滿足下述公式：

其中l(wèi)為檔距，由此可以結合當?shù)氐膶嶋H情況，進一步推算出避雷線的保護角α應在25.9°范圍以內(nèi)。最后，結合10kV相關施工建設規(guī)程，對實際地點的應力情況進行分析，可得：在常溫無風情況下，該處的導線最低點應力為84.79N/mm2，避雷線的最低點應力為380.4N/mm2。因此，避雷線的架設高度應在2.59m以下，經(jīng)計算就可得出保護角α的取值應該大于17.2。

2.2 對避雷線的防雷效果測評

在開展防雷效果測評前，應對配電線路架設區(qū)域的雷電產(chǎn)生次數(shù)進行統(tǒng)計，通過查詢該地往年的相關氣象數(shù)據(jù)，將該地區(qū)近些年的雷電產(chǎn)生次數(shù)記錄下來。為了方便后續(xù)對線路防雷效果的評價，在對該地區(qū)歷年的雷電次數(shù)統(tǒng)計過后，應該經(jīng)計算取均值。還應查詢相關資料，將地區(qū)的雷電擊桿率進行明確。

分析導線跳閘與燒斷原理，其是因為雷電的電壓較大，導致線路中出現(xiàn)高壓閃絡現(xiàn)象，產(chǎn)生外放電弧，進而影響配電線路的正常運行。因此，在數(shù)據(jù)提取完成后，應對地區(qū)的線路建弧率進行計算。其估算公式為：

其中E表示線路中絕緣子串的平均工作電壓梯度，其單位是kV/m，通過結合其余相關公式對該地的線路進行計算可得，線路的建弧率約為0.36。

最后，為了能夠更為直觀地看到絕緣架空線路避雷線保護角安裝后的防雷效果，還應對線路的雷擊跳閘率進行計算。通過對線路耐雷水平概率、擊桿率、繞擊率、耦合系數(shù)等數(shù)據(jù)的分析可以得到絕緣導線的耐雷水平。進而可以得到，若不發(fā)生避雷線檔距中央被雷電擊中的現(xiàn)象時，其雷擊跳閘率為：

2.3 避雷線保護角選擇

在確定絕緣架空線路避雷線保護角時，應該參照實際地點的10kV配電線路特點，并依據(jù)測評計算得出的雷擊跳閘率進行相關工作，找尋出一種滿足相關約束條件的避雷線保護角架設方案[3]。

在10kV配電線路的架設過程中，當避雷線的保護角增大時，相應的耦合系數(shù)也會提升，線路的耐雷水平也會有所增加。但是，隨之而來的，雷電繞擊率也會提升，導致絕緣導線更易遭受雷擊。因此，確立保護角角度時，應該在調控雷電繞擊率的基礎上，盡可能地增加其角度，以達到更好的耐雷擊效果。由上述計算可得17.5<α≤25，因此在滿足相關施工建筑規(guī)定及約束條件的基礎上，將該地區(qū)的避雷線保護角定為25°的設計方案可以最大程度提升10kV配電線路的防雷效果。

2.4 絕緣導線防雷措施

隨著科學技術的發(fā)展，配電線路的防雷措施也被不斷改進，目前10kV配電線路上的高效防雷已經(jīng)可以借助于氧化鋅避雷器來完成，以免人們正常用電受到影響。在雷雨天氣時，云層間會發(fā)生放電現(xiàn)象，極強的電流極易擊中配電線路，導致線路跳閘或導線斷裂，而避雷針的安裝可以實現(xiàn)高效分流的效果，降低雷擊對配電線路的影響。

例如：某配電區(qū)域通過安裝避雷針使該地區(qū)線路發(fā)生雷擊現(xiàn)象時，能夠將一部分高壓電流借助于桿塔直接傳入地下被大地吸收;而另一部分無法被桿塔所承載的電流則借助于氧化鋅避雷針來實現(xiàn)分流，傳導入大地被其接收，盡最大程度避免了配電線路被損毀。并且，在加裝氧化鋅避雷針后，可以在雷雨天氣中，保障線路中的電流處于持續(xù)穩(wěn)定的狀態(tài)，不會因電流波動劇烈而產(chǎn)生電流峰值，對線路的雷擊事故起到較好的預防作用。

若是施工資金充足可選擇在每個電線桿塔頂端都加裝避雷針，以提升防雷效果;若是施工項目資金有限，則應該在雷擊多發(fā)路段緊密安裝避雷針，并在其余線路段上稀疏安裝，以盡可能達到更好的防雷效果。此外，為了提升避雷針的功效，在進行避雷針導線接地時，應該盡量選擇接地電阻較小的接入點，以保證雷擊電流可以順利導入大地，提升防雷效果。并在使用的過程中，加強對相關設備的監(jiān)管工作，保證其能夠正常運行，一旦發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)故障應該及時進行檢修，保障配電線路的安全供電。

3? 結語

綜上所述，10kV配電線路已經(jīng)被廣泛應用于我國的供電線路中，為提升整體的供電效果，對其避雷線保護角的防雷效果進行研究具有至關重要的意義。在分析避雷線保護角選擇時，應該確立相應的約束條件，并對方案的防雷效果進行測評，以便依據(jù)于此找尋出最佳的保護角角度，最后還應該對防雷措施進行探討，以便進一步提升線路的防雷效果，促進我國電力企業(yè)發(fā)展速率。

參考文獻

[1] 張靜，金明，程云國，等.10kV絕緣架空線路避雷線的保護角選擇[J].電瓷避雷器，2019（2）：84-89.

[2] 佚名.國網(wǎng)山東省電力公司完成世界首臺35kV架空線路絕緣包覆機器人現(xiàn)場首試[J].電力信息與通信技術，2016，14（11）：67.

[3] 熊國平.10kV絕緣架空線路的防雷問題研究[J].科技展望，2015，25（10）：120.