配电线路断线原因分析

刘朝亮 鲁杰 王球

摘要：配电系統对我国的农业、工业以及居民生活有着重要影响，在社会的发展进程中担任着重要的能源输送任务，因此，应加强对配电网络的检修维护。在日常运行过程中，配电线路由于雷击或者过流等原因，容易发生断线事故，这严重影响了供电的可靠性和安全性。基于此，本文首先阐述了配电线路的布置方式，之后分析了其在不同布置方式下发生断线故障的原因，并提出了解决措施，以期能提升线路运行水平，提升供电质量。

关键词：配电线路；检修维护；断线；布置方式；解决措施

前言

目前,我国城市电网为适应现代化建设的需求,正进行大规模的设备改造。为了解决树枝等外界物体对配电线的影响,提高供电可靠性,我国部分城市正逐渐将10kV架空线路改换成绝缘导线配电线路。北京和上海的绝缘导线布置形式与常规配电线路相同,采用支柱绝缘子支撑绝缘导线。而安徽省某些城市则采用一种紧凑型的绝缘导线布置方式,即采用三角支架来固定导线,限制导线的摆动,固定导线的三角支架(每隔5m布置1个)悬挂在钢绞线上,而钢绞线接地并固定在杆塔上。紧凑型线路可节省线路走廊,实现同杆多路,在提高单位回路传输功率的基础上,成倍增加线路的输送能力,如淄博地区已实现同杆8回路送电。但这种架设方式的费用,比普通型配电线路架设费用高。然而,随着绝缘导线线路在国内外的广泛应用,人们发现它虽然克服了传统裸导线之不足,但也带来了新的技术问题。其中最主要的就是绝缘导线的断线问题。配电线路一旦断线,将引起长时间的供电中断,而且带电的导线断落在地面上,有可能引起路过人员的触电事故。因此,这种断线及燃烧事故严重地影响着配电系统的安全运行,给国民经济和人民生活带来不便,甚至导致巨大的经济损失。因此,开展绝缘导线的断线机理及其防护技术的研究是十分必要的。

1配电线路布置方式

在城市配电线路中,采用绝缘导线是当前城网改造的发展方向。绝缘导线配电线路有普通型及紧凑型2种布置形式,其影响可靠性的主要因素是断线事故。普通型绝缘导线配电线路断线事故的主要原因是雷电引起绝缘子闪络,继发工频续流,烧断导线;安徽省部分城市为了节省配电线路出线走廊,采用了三角形绝缘支架支撑的紧凑型布置的配电线路。采用这种形式的配电线路可以实现同杆多回路并架,有效地解决了配电线路走廊问题。但是紧凑型绝缘导线配电线路断线的原因是污秽和潮湿等引起绝缘子表面泄漏电流增大,导致导线起火燃烧,强度降低而被拉断。

2断线事故的原因分析

普通型绝缘导线配电线路断线事故的原因是由于雷电引起绝缘子闪络继发工频续流烧断导线。在以前采用架空裸导线时,同样也会由于雷电(直击或感应)引起闪络事故,也存在工频续流的问题。但工频续流在其电磁力的作用下,电弧会沿着导线滑动,不会集中在某一点烧蚀,不存在断线问题。而采用绝缘导线后,电弧集中在某一点而不能滑动,则最终导致导线的烧断。造成普通型绝缘导线配电线路断线的另一个原因是绑扎线与绝缘导线之间的间隙,发生局部放电引起的。

从安徽紧凑型配电线路出现的多起断线事故分析表明,三角架支撑的绝缘导线配电线路断线是由于三角支架、绝缘子表面积满污秽,在毛毛细雨天气,雨水湿润了绝缘子表面的污秽层,在相间电压的作用下形成表面泄漏电流,如果泄漏电流较大,表面泄漏电流长期流过绝缘导线及三角支架表面,将出现燃烧起火现象,导致绝缘导线断线。其原因主要是由于相间距离较小,加之目前采用的三角支架绝缘性能较差引起的。目前国内使用的绝缘支架,采用的是聚碳酸脂材料一次浇注成型。这种材料只能短期暴露于室外,在潮湿和强烈光照作用下,其表面会变黄发脆,引起裂纹或破碎,不适合用作长期户外绝缘。聚碳酸脂防污闪性能不佳,导致其不能阻止污秽条件下表面泄漏电流的发展。聚碳酸脂的熔融温度为220℃～230℃,热分解温度310℃,在泄漏电流的热效应作用下,其性能将加速劣化。采用这种材料的三角支架,导致断线的原因主要有:(l)当绝缘支架表面积污并在湿润天气条件下,相间导线在支架处将产生较大的泄漏电流。泄漏电流产生的热效应使支架温度超出聚碳酸脂的工作范围,从而引起支架绝缘性能的下降。当泄漏电流发展成电弧,支架的耐电弧能力完全不能阻止电弧发展时,导线绝缘层在泄漏电流和电弧作用下损坏,则电弧持续发展,电弧在导线夹紧处燃烧,最终导致断线。(2)导线在风力作用下将产生振动,固定导线的支架将受到交替应力作用,由于支架的耐疲劳强度较低,极易产生开裂。(3)支架在户外强烈日光作用下,易引起裂纹或破碎。另外,聚碳酸脂在加工过程中,由于模具设计不当、加工方法欠妥也会使支架容易开裂。现场所看到的一些支架变形和断裂现象说明了这一点。

3防止绝缘导线配电线路断线事故的措施

对于采用三角支架布置的紧凑型配电线路,断线原因主要由制造三角架的材料引起的。因此,我们进行了新型复合绝缘三角支架的研制,其绝缘子外绝缘采用硅橡胶材料,内部起承载力作用的为环氧玻璃钢筒芯捧。芯棒与固定导线机构的联接,采用压接形式。复合绝缘三角支架的优点是:机械强度及污闪电压高、免维护、耐腐蚀、十分适合用作户外绝缘。考虑到支架悬于空中,是用于固定绝缘导线的机构,选择强度较高、重量轻、耐腐蚀性能好的铸铝材料。目前这种新型的复合绝缘三角支架已经通过试验并挂网运行。对于普通型绝缘导线配电线路,国外自60年代就已经开展了配电系统雷电过电压的研究,提出各种方案来解决断线问题。纵观国外近30年的研究成果,防止绝缘导线断线的主要措施有:(1)安装架空地线和避雷器等避雷装置,限制雷电过电压和分流了雷电能量。(2)局部增加绝缘厚度,或采用长闪络路径避雷装置,延长闪络路径,导致电弧容易熄灭。(3)采用新型结构的绝缘子,在绝缘子与导线联接处,剥离局部绝缘导线的绝缘层,使电弧能够在剥离部分滑动,而不是固定在某一点烧蚀。该绝缘子带有灭弧外间隙,雷电过电压作用时,能切断工频续流,防止续流烧断导线。(4)提高线路绝缘水平,即提高绝缘子的50%放电电压,明显改善防雷性能。不过,至今仍没有一种比较完美的措施,能够解决普通型绝缘导线配电线路的断线事故。各地在解决绝缘导线断线时,应根据当地供电可靠性要求、雷电活动的特点及经济能力,采取合适的措施。

4结束语

综上所述，随着经济发展和城镇化进程加快，我国对电力需求呈现极具增长态势，社会对电力供应提出了更高的要求。其中配电线路是我国电网的重要组成部分，具有面广量大的特征，如何保证配电线路安全性和稳定性成为电力企业发展面临的重要问题。因此在具体工作开展中，工作人员应结合配电线路实际情况，合理分析当地的气候原因和外部环境，以此为依据综合处理线路断线问题。并且在检修和维护过程中密切关注相关设备具体情况，根据运行实际予以有效调整和维护，保证线路具备良好的绝缘性能和抗损坏能力。

参考文献：

[1]宗强,郁杰,方江,等.配电网10kV绝缘横担典型布置方案概述[J].供用电,2018(2):74-78.

[2]李鑫,宛国良,唐忠斌,等.采用绝缘横担提高10kV架空线路耐雷水平的研究[J].广东电力,2019(5).

[3]盛俊豪,尹云.探讨配电线路运维检修技术存在的问题和解决对策[J].电力系统装备,2019(8):142-142.