(河北工业大学城市学院)
摘要:卡扣式绝缘护套管可以解决输电线路安全距离不足、相互交叉跨越、易遭雷击等问题,其用途多样、使用方便。用于防雷,技术原理分析可行、应用实践效果明显。
关键词:卡扣式绝缘护套管;防雷分析;应用实践
一、前言
在电力系统中,安全距离不足、相互交叉跨越、鸟类侵害等问题在输配电线路中普遍存在,产生的安全隐患十分严重。尽管当初供电部门在设计、施工过程中已充分考虑到可能的各种因素的影响,严格执行相关规程、规范的要求,但由于线路运行外部环境的变化或其他设施的违规侵入等各种原因,导致线路间或线路对地、对物的电位间距太近,从而会引发设备、甚至人身伤害等事故。沿海等雷电多发地区经常有雷击引发停电、晃电等事故,防不胜防。
目前供电企业为了解决电力线路中存在的以上问题,往往采用以下一些方法:1、线路升高或改造,这种方案投资大、停电施工困难;2、与侵害部门交涉,通过协商或请求政府行政干预等手段,对侵害物进行改造或拆除。但由于处理此类问题的外界干扰因素太多,其结果往往是旷日持久却无功而返;3、采取临时措施,用某些绝缘材料如热缩材料、包覆带等对线路部分区段进行防护,虽可暂解燃眉之急,但由于无章可循,采用材料杂乱、不规范,其绝缘水平难以得到保证;4、采取各种措施防雷,造价、施工难度、效果各有特点,不一而足。
鉴于此,供电部门迫切需要一种性能优良的防护产品对此类问题进行处理,以防患于未然。
二、卡扣式绝缘护套管介绍
卡扣式塑胶绝缘护套管(又称开口塑胶管或鸟啄管)可以很好的解决以上问题,广泛应用于变电站防护工程及铁路接触网等各种线路系统,在交叉线路中使用效果尤其显著。该系列产品设计新颖,安装方便,采用优质塑胶材料制成,具有优异的电气、抗漏电起痕和无卤阻燃性能,耐侯性极佳,机械性能高,具有憎水性及憎水性迁移等特点,耐高低温性能极其优异,可在-50℃~+150℃条件下连续使用。使用时只需在裸导线上进行清洁紧固,扣上护套管即可,安装方便简单,省工省时,不需要自由端,不动火。在电力裸线过树、过障碍物、及加强绝缘防护等场所的绝缘防护上,逐步替代普通绝缘套管、复合绝缘胶带、防水胶带、高低压绝缘带。
卡扣式绝缘护套管采用双钩式设计,安装牢固防脱落,多种规格可以涵盖导体截面800mm2及以下的裸线绝缘防护,可直接用于1kV至36kV的所有电力网络、电气化铁路直接绝缘防护和66kV、110kV、220kV辅助绝缘防护。
按照材料的区别,可分为普通型、阻燃型和陶瓷化防火耐火型三个系列
1、主要用途:
1.1、输变电进出线、跳线等裸导线风飘所引发的短路等输电线路的外绝缘保护,以及盐雾、污物、鸟粪等酸碱物等对金属裸导线腐蚀的防护;
1.2、对于线路防鸟害、复杂生活区和拆迁建筑物上方交叉的裸导线、穿越隧道、涵洞、桥梁的裸导线以及风沙沙尘、潮湿空气、酸雨等对裸导线的氧化侵蚀、损坏的防护;
1.3、有效防止异物搭接所引起的短路停电故障;
1.4、有效延缓金属裸导线的户外腐蚀;
1.5、一定程度上避免了人身触电事故;
1.6、有效防止爬行类小动物对变电站输电进出线路所引发的重大事故;
1.7、增强导线绝缘防护,大幅降低闪络半径,可与避雷线形成瞬间有效阶梯压差,大幅降低雷击事故;
1.8、陶瓷化防火耐火型还可专门用于钢铁、稀土冶炼等高炉旁的线缆保护,防止溅出到电缆上的钢水将电缆烧坏,可对电缆起到很好的保护作用,大幅减少停电、停产、维护、更换线缆的次数。
2、主要特点:
2.1、现场安装、拆卸简便快捷,可大幅缩短维修停电时间,克服了包覆带人工绕包时间长,需长时间停电的缺点;
2.2、安装、拆卸时无需动火,较塑料开口管柔软、耐折弯,安装、拆卸操作容易方便,操作人员无需专业培训,克服了包覆带绕包时需要开动火证的麻烦;
2.3、较塑料护套和包覆带使用寿命长,可达20-30年以上,抗老化、耐腐蚀,具有良好的耐电晕、耐高低温性能,机械性能和电绝缘性能优异,密度低、阻燃性好、无卤、无重金属,是包覆带、塑料护套、热缩材料的升级换代产品。
2.4、保证电气设备的安全运行,特别是陶瓷化防火耐火型产品在过载高温的情况下,不会引起火灾。
三、绝缘套管防雷效果分析
1、增强线路防雷性能的措施方法
1.1、架设避雷线(或双避雷线);
1.2、降低路杆塔的接地电阻;
1.3、加强线路绝缘:增加绝缘子片数,将原瓷质防污绝缘子全部更换为合成绝缘子;
1.4、架设耦合地线:在导线下方4-5米处架设接地的耦合导线;
1.5、加装线路避雷器
线路避雷器最多只能保护安装相杆塔的绝缘子串,从设计上及运行上改进线路避雷器的安装,使雷击杆塔顶部时所产生的雷电过电压先作用于线路避雷器,后作用于杆塔绝缘子串,或至少同时作用于两者,以有效发挥线路避雷器的防雷保护作用。
以上各种方法均有一定的效果,造价、施工难度等也各有特点。
2、导线直接加装绝缘护套管
2.1、原理
绝缘套管可实现1-35kV电压级别直接绝缘防护、66kV-220kV电压级别辅助绝缘防护。也就是说,1-35kV线路可实现完全绝缘,110kV线路不能实现完全绝缘、但可大幅提高绝缘性能,试验室试验结果表明:闪络半径减少3倍以上。
如在供电线路架空钢芯铝绞线裸线上加装绝缘套管,人为造成其闪络半径减少,闪络接触面积降低到原来的1/3以下。雷击来临时,导线和避雷线之间可形成瞬间有效压差,根据物理学原理:雷击优先作用于避雷线,这样的实际效果必然是:大幅提高防雷性能。
2.2需要注意的事项
2.2.1、关于载流量
架空钢芯铝绞线加装绝缘套管后,散热性能必然下降,长期允许载流量必然减小。加装绝缘套管后载流量与裸线载流量比例,应大于架空绝缘导线与钢芯铝绞线载流量比例。以300/40导线为例,绝缘导线与钢芯铝绞线载流量比例为568/728=78﹪。就此推论:加装绝缘套管后,长期允许载流量为裸线的80﹪以上。
一般情况下,对于高压线路来讲,满足线路拉力强度要求是最难的,满足这个要求后,一般都能满足载流量的要求,毕竟在大风天、高寒环境中的导线拉力是很大的,需要由足够截面的导线才能满足强度要求,而这个截面就可以满足载流量要求了。
2.2.2、关于线路强度验算:
线路增加绝缘套管,一是增加了重量,二是增加了截面积,必须对新情况下线路抗拉强度、杆塔强度进行验算。各线路设计方案不一样,需要单项验算。
一般情况下,线路设计强度留有一定裕度,直线塔有个安全系数1.8,转角塔2.5,导线和杆塔的生产设计安全系数2.0,实际使用值和耐受值比例一般小于1/3(不计极端情况)。
针对具体情况和防雷要求,可以特别订制绝缘套管,将重量减少控制在0.2-0.3kg/m,这样对原线路强度影响有限。而加装了这样的绝缘套管,预计其闪络半径可由60cm降为20cm以下,即闪络接触面积可降低到原来的1/3以下。导线和避雷线之间可形成瞬间有效压差,大幅提高防雷性能。
2.2.3、关于积水问题
绝缘套一般每段长20-30米,连接处及两端采用防水胶布等方法密封,内部不积水。由于材质主要为进口硅胶,表面积水问题更不存在。
绝缘套管在研制及生产过程中,采用了大量试验及实际数据。随着产品不断的增加品类,不同品类在不同的使用环境、不同的实现目的下的模拟试验应该、实际也正在逐步的完善。
2.3、实际使用案例
中国石化某某炼化公司110kV进线地处沿海雷电高发区,经常遭受雷击、造成晃电等事故。经反复分析论证,2017年初在易遭雷击的一相导线上加装了6500米绝缘套管。实际运行12个月,效果明显。根据历史数据,加装绝缘套管的部位原来是最易遭受雷击的,加装后线路有记录雷击三次,均发生在其它裸线部位,加装绝缘套管前后防雷效果对比明显。
参考文献:
[1]李建新,架空输电线路常用防雷措施,城市建设理论研究2011(24)。
[2]吴祥,浅谈架空输电线路的防雷措施,中华建设科技2017(01)。