CN112018696A - 一种10kV绝缘导线线路跳闸保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，该方法将10kV架空绝缘线路上的绝缘横担设置成玻璃钢绝缘横担，并对应安装相应的绝缘子，所述玻璃钢绝缘横担包括内芯、芯棒、伞裙及表面涂层和金属连接件，所述内芯由环氧树脂和玻璃钢纤维复合经过高温固化制成，绝缘子采用FS‑35/5‑20绝缘子，其雷电冲击耐受电压不小于265kV，绝缘距离为512mm；将10kV绝缘导线导线装置的线间距离增加至0.608m；并对每根水泥电杆增加接地装置，使每根水泥电杆对应的接地电阻不超过10Ω，通过减小感应雷反击电压实现线路相间短路，降低跳闸率。与现有技术相比，本发明具有显著降低跳闸率、投资少、施工方便、基本免维护等优点。

Description

一种10kV绝缘导线线路跳闸保护方法

技术领域

本发明涉及10kV配电线路保护技术领域，尤其是涉及一种10kV绝缘导线线路跳闸保护方法。

背景技术

当雷电密度、强度增长过快，易导致35kV、10kV线路受雷击跳闸事故大幅度上升，直接影响到对用户的供电可靠性。若沿用常规保护方案，即：加装避雷线、避雷器，并通过减小工频建弧率达到减少线路短路跳闸事故。

加装避雷线可防止直击雷造成线路跳闸(断线)，可缩小线间距离及线路走廊。但因10kV绝缘子绝缘强度较低，当水泥电杆接地电阻未足够小时，入地的雷电流很容易造成水泥电杆上绝缘子受反击闪络，不能避免雷击断线事故，只能将档距中央的断线引导至水泥电杆处。受10kV绝缘子绝缘强度限制，96％雷电波不能经过水泥电杆向邻档运动。若不对每根水泥电杆装避雷器，则未装避雷器的水泥电杆仍可能发生雷击断线事故。雷击断线事故是由工频短路电流在开关跳闸前造成的，可通过减小工频建弧率达到减少线路短路跳闸事故。采取上述措施后，10kV绝缘导线受雷击断线事故可大幅度下降，但受未接地及接地电阻较大的水泥电杆承受感应雷反击过电压能力较低的影响，线路雷击跳闸率下降得较少。在现有的杆型装置上加装避雷器不但很困难(尤其与10kV合杆线路)，且投资及维护工作量较大，还存在鸟害事故。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种显著降低跳闸率、投资少，且施工方便、基本免维护的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，该方法将10kV架空绝缘线路上的绝缘横担设置成玻璃钢绝缘横担，并对应安装相应的绝缘子，所述玻璃钢绝缘横担包括内芯、芯棒、伞裙及表面涂层和金属连接件，所述内芯由环氧树脂和玻璃钢纤维复合经过高温固化制成。所述玻璃钢绝缘横担的长度与水泥电杆上的角钢横担长度相同。所述绝缘子采用FS-35/5-20绝缘子，该绝缘子的雷电冲击耐受电压不小于265kV，该绝缘子的绝缘距离为512mm。

进一步地，该方法还包括：将10kV绝缘导线导线装置的线间距离增加至0.608m。

进一步地，该方法还包括：对每根水泥电杆增加接地装置，使每根水泥电杆对应的接地电阻不超过10Ω，通过减小感应雷反击电压实现线路相间短路，降低跳闸率。若接地电阻达不到小于10Ω要求，则采取降阻措施，直至达标。

进一步地，所述接地装置采用接地盘，所述接地盘焊接至水泥电杆的接地体处，接地盘的焊接尺寸为水泥电杆的接地体直径的10倍。

进一步地，在安装玻璃钢绝缘横担与FS-35/5-20绝缘子时，将绝缘子上的导线绝缘层剥去20cm。

进一步地，所述接地盘与水泥电杆的接地体的焊接处采用导电沥青胶防腐蚀措施，所述接地盘利用石墨线或石墨线带、石墨线缆与两侧的石墨层连接。

进一步地，所述接地盘的外部套设有钢管。

本发明提供的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，相较于现有技术至少包括如下有益效果：

1)相比于现有技术加装避雷线、避雷器，本发明只需替换成玻璃钢绝缘横担和相应绝缘子，利用其屏蔽作用，即可使处于下层的绝缘导线免于雷击，能够实现绝缘子通过横担的工频建弧率显著降低，进而可使线路雷击跳闸率下降，同时施工方便、成本低，且基本免维护，同时可消除鸟害事故；

2)采用玻璃钢绝缘横担及相应的绝缘子能够显著降低架空线路跳闸率；通过增加接地装置使接地电阻小于10Ω的要求，可通过减小感应雷反击电压造成线路相间短路，进一步达到降低跳闸率的目的；

3)采用玻璃钢绝缘横担，在保证显著降低跳闸率的同时，其强度高，且具有较佳的延展、弯曲性能，可满足实际应用要求；

4)通过将10kV绝缘导线导线装置的线间距离增加至0.608m，当发生雷电时，雷电压无法导通控制，可使雷直击档距中央工频建弧率下降，进一步降低跳闸率；

5)本发明方法实现方式简单，只需将常规架空绝缘线路上的绝缘横担替换成玻璃钢绝缘横担，将绝缘子采用FS-35/5-20绝缘子即可。

附图说明

图1为实施例中本发明方法在10kV绝缘导线上应用的主视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

雷击断线事故是由工频短路电流在开关跳闸前造成的，可通过减小工频建弧率达到减少线路短路跳闸事故。当雷击点的雷电压幅值能同时将二相导线绝缘击穿及导线间的空气导通且工频建弧时，断线即发生在雷击点。当雷击点的雷电压幅值不能将二相导线间空气导通时，雷电压随雷电波(其顶端呈半球状，半径为被电离的空气)向二侧杆塔运动。在到达绝缘子时，会向铁横担放电而造成二相短路，使断线发生在靠近绝缘子处。

每百公里线路每年因雷击引起线路跳闸的次数叫做雷击跳闸率，用n表示，其数学表达式为：

n＝0.6h_bη(gP₁+P₂P_α)

式中，n是雷电引起线路跳闸的概率，单位为次/百公里.年；h_b表示避雷线平均高度，单位为m；η表示工频续流建弧概率；g为雷直击杆顶的概率；P₁是雷直击杆顶时雷电流超过线路耐雷水平的概率；P₂是雷绕过避雷线直击导线时雷电流超过线路耐雷水平的概率；Pα是雷电绕过避雷线直击导线的概率(绕击率)。

基于上述理论，本发明10kV绝缘导线线路跳闸保护方法的具体内容为：

一种10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，将10kV绝缘导线导线装置的线间距离增加，使雷电压无法导通控制；将10kV架空绝缘线路上的绝缘横担设置成玻璃钢绝缘横担，并对应设置相应的绝缘子；对每根水泥电杆设接地装置，用于降低接地电阻，通过减小感应雷反击电压造成线路相间短路达到降低跳闸率的目的。

将10kV绝缘导线绝缘装置的线间距离增加至足够大(雷电压不能导通空气)时，绕击雷只能通过被击导线到达水泥电杆后入地，与雷直击杆顶时雷电流反击结果相同，也就是P1＝P₂，P₁为雷直击杆顶时雷电流超过线路耐雷水平的概率；P₂为雷绕过避雷线直击导线时雷电流超过线路耐雷水平的概率。在本实施例中，作为优选方案，将10kV绝缘导线的线间距离增加大至0.608m，可使雷直击档距中央工频建弧率下降，进而可使跳闸率降低。

本发明玻璃钢绝缘横担采用与角钢横担长度相同的玻璃钢绝缘横担，玻璃钢绝缘横担包括内芯、芯棒、伞裙及表面涂层和金属连接件。内芯由环氧树脂和玻璃钢纤维复合经过高温固化制成，其强度可达500MPa左右，且具有较佳的延展、弯曲性能(柔韧性)，且质量轻(是钢的1/5)，强度高。

本发明绝缘子采用FS-35/5-20绝缘子，该绝缘子的雷电冲击耐受电压不小于265kV，电弧(绝缘)距离为512mm。在线路耐雷水平内感应雷过电压不会使线路绝缘子闪络。在水泥电杆上安装上述玻璃钢绝缘横担，并在上述玻璃钢绝缘横担上安装FS-35/5-20绝缘子，该绝缘子通过横担的工频建弧率实现显著降低，可使线路雷击跳闸率下降至能够接受的范围内。作为优选方案，进一步地，安装玻璃钢绝缘横担与FS-35/5-20绝缘子时，将绝缘子上(包括耐张线夹)导线绝缘层剥去20cm左右，可使电弧弧根从导线转移到质量较大的金具上，避免烧断导线。

本发明采用接地盘作为每根水泥电杆的接地装置，将其接到水泥电杆的接地体处。连接处尽可能牢固，接地盘的焊接尺寸是水泥电杆的接地体直径的10倍，焊接处采用导电沥青胶防腐蚀措施。接地盘利用石墨线或石墨线带、缆与两边的石墨层连接，可稳固接地盘与水泥电杆接地体之间的连接。外部采用钢管套护可防止受损，提高可靠性。按照上述要求接入接地盘后，使接地电阻小于10Ω的要求，通过减小感应雷反击电压造成线路相间短路达到降低跳闸率的目的。如果达不到接地电阻小于10Ω要求，则采取降阻措施，直至达标。作为优选方案，增加接地装置将冲击接地电阻由10Ω降到5Ω时，线路耐雷水平可由22.7kA提高至28.4kA，进一步降低跳闸率。

为证实在实际应用时，上述玻璃钢绝缘横担可满足实际应用要求，本实施例对上述玻璃钢绝缘横担的强度进行了校验，包括垂直压力和水平压力。以玻璃钢绝缘横担的横截面规格长×宽×厚分别是70×50×10为例，当玻璃钢材质允许强度采用16kN/cm2(与Q235钢材相同)时：

1、垂直压力(大高差、覆冰时)

(1)垂直弯曲应力校验。由工程、材料力学得知，横截面为长方体物件的强度数学表达式：

б＝M/W_y<[б_W]

M＝PL

W_y＝(AB³-ab³)/(6B)

式中：б为横担承受的弯曲应，单位为N/cm2；M为横担承受的力矩，单位为N.cm；W_y为横担抗弯模量，单位cm3；[бW]为玻璃钢允许弯曲应力，单位N/cm2；P为横担受到的作用力，单位N；L为横担力臂长度，单位cm；A为横担外径高度(垂直外力)，单位cm；B为横担外径宽度(平行外力)，单位cm；a为横担内径高度(垂直外力)，单位cm；b为横担内径宽度(平行外力)，单位cm。

由杆型装置图可计算横担力臂长度L，可采用930mm，由FS-35/5-20绝缘子得破坏压力5kN(安全系数应大于3)，由横截面规格得到横担外径高度A＝50mm，横担外径宽度B＝70mm，壁厚t＝10mm。

绝缘子受到最大垂直下压力：P＝5000/3＝1667N；

横担内径高度：a＝A-2t＝50-2×10＝30mm；

横担内径宽度：b＝B-2t＝70-2×10＝50mm；

抗弯模量：W_y＝(AB³-ab³)/(6B)＝(50×70³-30×50³)/(6×70)＝31905mm³；

承受力矩：M＝PL＝1667×930＝1550310N.mm；

承受弯曲应力：б＝M/W_y＝1550310/31905mm³＝49N/mm²＝4.9kN/cm²；

横担承受垂直弯曲应力<16kN/cm2，强度能满足设计要求。

2、水平张力(断线时)

由FS-35/5-20横担式绝缘子结构的固定螺栓(旋转轴)至导线距离52cm，固定螺栓至剪切螺栓(M10×100×50)距离3.5cm，剪切螺栓破坏剪应力38000N/cm²时，绝缘子受到断线冲击系数1.2。

横担水平弯曲应力校验。固定螺栓至导线距离L₁＝52cm，至剪切螺栓距离L₂＝3.5cm，剪切螺栓直径d＝10mm，破坏剪应力б_P＝38000N/cm²，冲击系数K＝1.2。

由杆型装置图可计算得横担力臂长度L＝930mm，由横截面规格得到横担外径高度A＝70mm，横担外径宽度B＝50mm，壁厚t＝10mm。

剪切螺栓面积：A’＝πd²/4＝3.14×1²/4＝0.78cm²；

剪切螺栓破坏剪力：T_P＝б_PA’＝38000×0.78＝29640N；

横担内径高度：a＝A-2t＝70-2×10＝50mm；

横担内径宽度：b＝B-2t＝50-2×10＝30mm；

抗弯模量：W_y＝(AB³-ab³)/(6B)＝(70×50³-50×30³)/(6×50)＝24667mm³；

承受力矩：M＝PL＝2394×930＝2226420N.mm；

承受弯曲应力：б＝M/W_y＝2226420/24667mm³＝90N/mm²＝9kN/cm²；

横担承受水平弯曲应力<16kN/cm²，强度能满足设计要求。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，将10kV架空绝缘线路上的绝缘横担设置成玻璃钢绝缘横担，并对应安装相应的绝缘子，所述玻璃钢绝缘横担包括内芯、芯棒、伞裙及表面涂层和金属连接件，所述内芯由环氧树脂和玻璃钢纤维复合经过高温固化制成。

2.根据权利要求1所述的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，所述绝缘子采用FS-35/5-20绝缘子，该绝缘子的雷电冲击耐受电压不小于265kV，该绝缘子的绝缘距离为512mm。

3.根据权利要求1所述的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，该方法还包括：将10kV绝缘导线导线装置的线间距离增加至0.608m。

4.根据权利要求1所述的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，该方法还包括：对每根水泥电杆增加接地装置，使每根水泥电杆对应的接地电阻不超过10Ω，通过减小感应雷反击电压实现线路相间短路，降低跳闸率。

5.根据权利要求4所述的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，若接地电阻达不到小于10Ω要求，则采取降阻措施，直至达标。

6.根据权利要求4所述的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，所述接地装置采用接地盘，所述接地盘焊接至水泥电杆的接地体处，接地盘的焊接尺寸为水泥电杆的接地体直径的10倍。

7.根据权利要求1所述的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，在安装玻璃钢绝缘横担与FS-35/5-20绝缘子时，将绝缘子上的导线绝缘层剥去20cm。

8.根据权利要求1所述的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，所述玻璃钢绝缘横担的长度与水泥电杆上的角钢横担长度相同。

9.根据权利要求6所述的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，所述接地盘与水泥电杆的接地体的焊接处采用导电沥青胶防腐蚀措施，所述接地盘利用石墨线或石墨线带、石墨线缆与两侧的石墨层连接。

10.根据权利要求6所述的10kV绝缘导线线路跳闸保护方法，其特征在于，所述接地盘的外部套设有钢管。

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