浅析6-10kV防雷支柱内置限压器在配电线路功能集成化的研究应用

浅析 6-10kV防雷支柱内置限压器在配电线路功能集成化的研究应用

曹希峰 郑春生 王振鹏 陈鲁 李奕锟

中国石化集团胜利石油管理局有限公司电力分公司

摘要:功能集成是根据科技发展的应用需求，从功能的角度实现多种技术的合并，实现合理的功能调配，发挥合并优势，减少设备冗余。6-10kV防雷支柱内置限压器由电力分公司自主研发，并应用于电力分公司胜东供电管理区进行实验。兼具支持绝缘子与避雷器的特点，优于现有产品指标。可实现功能合并、功能互补。还可降低安装工作强度，提高线路运行可靠性和智能化运行水平。

关键词:内置限压器 功能集成化 避雷器 绝缘子

【引言】目前胜利油田6-10kV油井配电线路、单井配电系统、变电站绝缘架空线、互感器等电气设备设施多采用支柱式绝缘子与氧化锌避雷器配合的安装方式。氧化锌避雷器提供内部过电压、雷击过压保护，使用支柱式绝缘子用于绝缘支撑及固定导线。传统线路避雷器与线路绝缘子彼此独立设计与生产,现场组装安装于线路， 极易发生连接引线断落搭接金具，避雷器绝缘支撑不足造成线路接地或接地短路等故障。

一、目前使用设备特点

1、绝缘子

以胜东供电管理区所辖6-10kV油井配电线路为例，在线路上安装使用的绝缘子按电介质材料分为瓷、复合绝缘子2种类型，在电气上要承受强电场、雷电冲击电流、工频电弧电流的作用;在机械上要承受长期工作荷重载、综合荷载、导线舞动等机械力的作用。

2、避雷器

目前金属氧化锌避雷器做为一种效果较理想的防雷装置被大量应用于我国 6-10 kV 架空线路, 保守估计挂网数量超过 500 万只。每 48 基电杆中有一基电杆安装了避雷器,金属氧化锌避雷器本身具有残压小，体积小，保护性能好，以及吸收过电压能量大等特点。但避雷器占位进一步压缩了塔头剩余空间,给带电作业等工作带来不便。

综上所述：目前油田电网大面积使用的绝缘子、避雷器产品功能单一，配电线路抗雷击性能未实现全局性，配合使用繁琐，在安装及更换工作中需要对其分别进行抗雷击性能、抗鸟害性能、绝缘子污闪及憎水性能、机械性能及其他性能指标校验，在目前状态下，安装使用数量基数巨大，如果能进一步提高绝缘子、避雷器的安装效率、电气性能，对降低线路综合防雷成本、提升运营效益具有重要意义。

二、绝缘子与避雷器功能集成

综合对绝缘子与避雷器的分析，6-10kV防雷支柱内置限压器可实现功能集成，将内置压敏单元和绝缘子一体化设计，采用内置环形电阻片的压敏电阻单元与绝缘支柱串联组合而成，内部共用一根刚性绝缘芯棒、外表包覆复合材料伞套的结构。可实现避雷器绝缘破坏后的绝缘支撑，并具备故障指示功能。并显著提高了装置的抗弯性能、防爆性能、绝缘性能以及功能稳定性。

防雷支柱内置限压器原理图 防雷支柱内置限压器现场安

6-10kV防雷支柱内置限压器主要用于6-10kV配单线路设备的绝缘支撑与过电压保护。主要集成功能具备：

1)保护功能一体化，同时具备带脱离器的避雷器保护功能及绝缘子的支撑功能；能限定导线遭受雷击的对地闪络路径,维持放电动作电压稳定。

2）电气性能优异化，具备优异的憎水性、耐污能力，能有效的防止覆冰、暴雨造成的污闪。能在雷击过后可靠遮断工频续流,保护导线、绝缘子免于雷击损坏。

3）安装施工简易化，安装时可少使用一根安装横担及3根引流线。绝缘导线连接时不需要剥开导线绝缘层。幅值足够高的雷电过电压会将导线绝缘层与装置外串联间隙同步击穿,降低安装难度，增大带电安装的安全性与线路全绝缘化的可实现性。

4）设计理念一体化，安装和更换过程与普通绝缘子一致， 安装使用前不需要任何现场组装。 

5）故障指示可视化，避雷器功能损坏后，脱离器脱离后有明显的脱离标志，故障点容易发现，节约了大量的人工和时间成本。

三 、现场应用与经济利益预期：

2021年3月1日胜东供电管理区辛安变电站试验区10kV辛120线辛6X75井变压器台进行安装实验，10kV东兴线干线24#杆进行安装试验。安装试用期间，电网运行数据分析对比结果显示，试用期间辛安变电站试验区未见异常、10kV东兴线试验区受恶劣天气影响2次，悬挂于6-10kV防雷支柱内置限压器前端的故障指示器显示异常报警、故障灯亮，避雷器式复合绝缘子保护器未脱落，外观未见闪络放电痕迹，变电站同一时间段未发生接地报警，油井运行未受影响。

经电网运行数据分析显示配电线路自然灾害造成的配电网占总故障次数的27.9%，故障原因主要为大风和雷击，其中雷击占17.9%、，经2020年电网运行数据显示胜东供电管理区总计油井配电线路故障80次，累计停电时长155小时，因避雷器原因导致接地、跳闸故障26次，停电时长35小时，每条线路平均油井数23口，经测算预期经济效益：

平均油井数*单井平均出油量*累计停电时间*平均原油价格=23*0.25*35*0.2=40.25万元。

仅胜东管理区一年可挽回原油损失40.25万元（不列入转供电量损失）。

四、结束语：

电力分公司现有配电线路1392条，长度11398kM，在配电线路上大量安装使用了避雷器、区域避雷器，但仍无法满足油气生产单位电力保障需求。6-10kV防雷支柱内置限压器其自身优异的机械性能与电气性能可以有效降低内部过电压、雷击情况下，架空绝缘导线发生断线故障，支撑绝缘子发生断裂或烧毁，以及避雷器引线断线导致接地或接地短路的故障率。提升配电网整体优质高效运行水平，有效提高油井时率。

参考文献：

【1】全国绝缘子标准化技术委员会.污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第 3 部分 交流系统用复合绝缘子:GB/T26218.3—2011 [ s] .北京:中国标准出版社,2012.

【2】中国电力企业联合会.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范:GB/T50064—2014 [ s] .北京:中国计划出版社,2014.

【3】全国绝缘子标准化技术委员会.标称电压高于 1000 V 的架空线路用复合绝缘子串元件 第 2 部分 尺寸与特性:GB/T21421.2—2014 [ s] .北京: 中国标准出版社,2015.

【4】全国绝缘子标准化技术委员会.污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第 1 部分 定义、信息和一般原则:GB/T26218.1—2010 [ s] .北京:中国标准出版社,2011.

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