10kV空线路大档距防短路装置在电力系统中的应用与研究

10kV空线路大档距防短路装置在电力系统中的应用与研究

苏秋玮王地陆吴奇莫祖旺牟国锋崔邦锐许容贵赵晨周明鸿

云南电网有责任公司红河供电局 云南 661100

摘要：随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，对电力需求也越来越高。10 kV架空线路是城市配电网的主要供电线路，承担着为居民和企业提供电力供应的重要任务。在配电网中，由于各种原因，10 kV架空线路经常会发生各种短路故障。这些短路故障的出现不仅会造成重大的经济损失和社会影响，还会影响到居民正常的生活用电和企业生产用电。因此，提高10 kV架空线路防短路能力具有重要的意义。针对10 kV架空线路常见的故障现象，分析了10 kV架空线路的短路故障的机理，结合架空线路大档距防短路装置的实际应用，分析了该装置的主要技术特点和工作原理，研究了10 kV架空线路大档距防短路装置在电力系统中的应用。

关键词：10 kV架空线路；防短路；防雷

引言

随着电力系统的发展，10 kV架空线路越来越多地被应用于城市配电网中。10 kV架空线路是城市配电网的主要供电线路，由于其在结构和运行方式上存在较大的特殊性，发生短路故障时会造成严重的后果。本文主要介绍了10 kV架空线路大档距防短路装置在电力系统中的应用，为加强10 kV架空线路运行管理、提高供电可靠性提供了新思路。

1 10 kV架空线路短路故障机理

在10 kV架空线路的故障中，短路故障是主要的故障类型之一。对于10 kV架空线路而言，短路故障通常是由于设备本身结构或安装不规范、接地不好等原因导致的。例如，一些金属物没有做好接地保护，在接地网内被雷击等导致短路；一些导线自身材料不合格，或导线之间绝缘距离过小、绝缘子老化、线夹松动等，都会造成线路出现短路现象。此外，在运行过程中，由于线路的超负荷运行或受到雷击等情况下，都会导致短路故障。此外，10 kV架空线路一般采用的是架空地线作为保护线，在雷击和大风天气时容易造成地线与杆塔、避雷器、导线之间发生放电现象，造成相间短路或接地故障。

由于10 kV架空线路具有较长的运行距离和较大的档距，所以在发生短路故障时会导致线路跳闸，同时也会影响到相邻线路的正常供电。因此10 kV架空线路必须安装防短路装置来提高供电可靠性[1]。

2 防短路装置的研究与应用

根据架空线路短路故障机理，结合10 kV架空线路运行方式，可将防短路装置分为：线路防雷器、线路防雷地线和线路防短路引流管，其安装效果图见图1。

图1-安装效果图

在10 kV架空线路上，采用导线悬挂一排镀锌钢管作为防雷线，并将一根导线的一段固定在铁线上，另一端与金属杆连接，组成防雷线。防雷导线可以有效地保护线路绝缘子不受雷击破坏，起到保护绝缘子作用。

在10 kV架空线路的导线上方加装一根防短路引流管。该引流管的作用是通过电流流经导线表面而产生的热能使金属杆发生弯曲变形，以达到限制导线的横向位移，从而防止导线在外力作用下发生损坏。

线路防雷线和防雷地线都可以起到防短路的作用。防雷线一般采用镀锌钢管制作；防雷地线则是接地装置，它具有保护接地电阻不受干扰、降低接地电阻、保护接地体等优点。目前防短路引流管应用于架空线路防短路装置中，已取得了较好的效果[2]。

3防雷引流线装置工作原理

大档距防短路装置的主要技术特点是由引流线和绝缘子组成，引流线和绝缘子的主要作用是形成一个“大”字型。绝缘子的主要作用是使避雷器在雷击时能够保持不动作。

大档距防短路装置主要由以下几部分组成（整体外观图如图2）：

1)引流线；2)绝缘子；3)避雷器；4)避雷器保护套。

图2-整体外观图

其中引流线的作用是当线路遭受雷击时，避雷器在放电过程中释放能量，将能量由引流线导入大地，避免避雷器因放电而烧坏。绝缘子的作用是当线路发生故障时，绝缘子会因故障电流流过而发热，这是因为绝缘子与大地间存在电容的原因所致。当避雷器将线路放电电流导入大地后，绝缘子的温度就会降低到安全温度以下。

4防短路装置安装方案

在架空线路防短路装置安装过程中，应根据架空线路实际情况选择安装位置，根据现场情况选择合适的安装方案。在10 kV架空线路中，由于其处于一次侧，且多为直线杆，架空线路的档距较长，在进行防短路装置安装时应考虑其是否能方便地进行检修和更换。同时，对于10 kV架空线路的大档距防短路装置，应尽可能选择在杆塔附近的位置进行安装，并尽量减少杆塔数量。对于10 kV架空线路中的单回或多回架空线路，应尽量减少杆塔数量。

5防短路装置运行效果分析

图3-部分放大图

该装置安装(部分放大图见图3）在10 kV架空线路的交叉跨越点，可以有效防止架空线路发生单相接地故障时，短路电流通过该装置快速衰减，避免发生相间短路和单相接地短路故障，为电力系统安全运行提供保障。

10 kV架空线路防短路装置应用效果：防短路装置的安装对电力系统安全运行起到了较好的保障作用[3]

。10 kV架空线路防短路装置能有效降低故障电流，当发生单相接地故障时，不会造成线路跳闸，从而有效地保障了电力系统的安全运行。防短路装置的安装能够减少输电线路雷击跳闸事故。根据统计数据显示，在雷击跳闸中有一半是因为线路防短路装置的作用。

结语

（1）10 kV架空线路大档距防短路装置的应用，在一定程度上解决了10 kV架空线路因发生短路故障引起跳闸事故的问题，提高了供电可靠性，为供电企业创造了较大的经济效益和社会效益。

（2）该装置在线路上应用后，大大提高了线路设备的安全可靠性。该装置在10 kV架空线路上应用后，不仅减少了10 kV架空线路发生故障的次数，而且大大缩短了故障恢复时间，降低了供电企业的运维成本。

（3）该装置在应用中存在一定的局限性。一方面，当发生短路故障时，该装置可能会出现误动作；另一方面，10 kV架空线路大档距防短路装置设计时是基于防雷绝缘子基础上的，对于架空线路自身的绝缘性能要求较高。该装置在安装后，还需要定期进行检查和维护。

（4）10 kV架空线路大档距防短路装置是一种较为有效的防止架空线路发生短路故障的方法，但是其作用时间有限，不能完全防止导线被雷击断。在今后的工作中还需要进一步深入研究10 kV架空线路大档距防短路装置在电力系统中的应用。

参考文献
[1]钟北良.10kV架空线路弃线保杆装置的研究与应用  [J].《中国高新技术企业》,2016:140-142,共3页.
[2]吕树明;李英锋;曹俊林;陈翔宇;武鑫;.电力系统线路临时保护装置研发与应用[J].吉林电力,2018:41-42.
[3]赵勇.6kV~10kV配电线路紧线装置的研制与应用[J].电世界,2020:2.
[4]汪利华.电力电子装置在电力系统中的应用研究[J].三峡大学学报：人文社会科学版,2017