摘要：6KV配电线路是保证油田生产和生活用电的重要组成部分，如何降低线路事故率，减少停电次数，缩小停电范围，是运行维护人员的任务和责任。针对线路运行状况，分析雷雨天气造成线路故障的原因，采取有效防范措施，保证6KV配电线路平稳运行，保障油田正常生产生活意义重大。
关键词：线路；雷雨天气；故障分析；措施
一、概述
随着油田开发不断深入，6KV配电线路逐年增加，目前已建成100多条近2000km。根据近三年线路运行情况，受自然条件、外力破坏、安装维护等因素的影响，是造成线路故障和异常运行主要原因，而雷雨天气造成瞬间跳闸和单相接地占故障总数的43.3%。由于雷电天气对6KV架空线路的绝缘破坏较为严重，每年六、七、八月份是线路发生故障的多发期，造成线路停电次数较多，影响油田正常生产。
二、雷雨造成线路故障分析
（一）直击雷作用在线路时的电压
油田一般地处偏僻空旷，根据《高电压技术理论》分析，在雷电情况下，6kv架空配电线路成为雷电先导通道的放电点，雷击电杆杆顶或顶相导线时（三角排列方式），雷电通道中的负电荷与杆顶及架空导线上的正感应电荷迅速中和形成雷电流。雷击瞬间自雷击点有一负雷电流波沿杆顶或顶相（三角排列方式）导线向下运动；另有两个相同的负电流波分别自杆顶沿两侧导线向相邻电杆运动，线路绝缘上的过电压是由这两个电流波所引起。
杆顶电位的幅值UL=βI（R+L/2.6），线路顶相绝缘子上两端电压为杆顶电压与导线电压之和，所以作用在绝缘子上的电压幅值较大，Ux=UL+Un。
式中：R为杆塔冲击接地电阻。I为雷击电流。L为导线的等值电感。β为分流系数，6千伏系统取值0.86。
无拉线水泥电杆：L=0.84 R=250
有拉线水泥电杆：L=0.42 R=125
（二）雷雨对线路绝缘的破坏
1.雷雨对线路绝缘破坏的分析
雷击线路时，在导线上出现较高的过电压，雷电波在雷击点向两侧运动，电压陡波在没有到达避雷器之前，雷电压首先作用在雷击点或最近的绝缘子上。由于瓷质绝缘子受其结构、绝缘性能、防雨水能力等因素使之击穿形成故障。
假设雷击无拉线水泥电杆，雷电流幅值为20KA
（1）雷击点在针式绝缘子上绝缘距离电场强度：
E=Ux/H=[βI（R+L/2.6）+ Un]/H=250.330kv/mm。
（2）雷击点在悬式绝缘子上绝缘距离电场强度：
E= Ux/H=[βI（R+L/2.6）+ Un]/H=312.9km/mm
通过以上分析可知，雷击在瓷质绝缘子上所产生过电压，足以将绝缘子击穿，形成永久性故障。
瓷质针式绝缘子绝缘距离为20mm，爬电距离为120mm；瓷质悬式绝缘子绝缘距离为16mm，爬电距离为180mm。
2.雷雨破坏线路绝缘的两种形式
一是雷击线路后形成永久故障，开关跳闸，自动重合闸动作失败。当雷电压加在绝缘子上形成较强的电场时，静电荷在电场力的作用下击穿绝缘距离，形成放电通道，在工频电压的作用下形成连续电弧，当运行的线路功率因数较低时，电压与电流相位差较大，不能同时达到零值。所以，雷击后行成的电弧在工频电压作用下持续放电，产生高温烧裂瓷介质。原有的工频绝缘水平被破坏，连续弧光短路至线路开关跳闸。当自动重合闸动作时，因绝缘子的绝缘已经被损坏，再次形成工频弧光短路，开关跳闸，重合闸动作失败。
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二是雷击线路后形成瞬间故障，开关跳闸，自动重合闸动作成功。在间断性雨水气候条件下，雷电压加在绝缘子上形成较强的电场。由于空气相对湿度很大，瓷质绝缘子爬电距离较小，在雷电还没有击穿绝缘距离之前，首先击穿绝缘子爬电距离，即形成空气放电。此时又在工频电压的作用下形成连续电弧（绝缘子表面）至线路开关跳闸。电弧熄灭后，绝缘强度向原有的程度恢复，开关重合闸动作成功。
在连续性雨水较大气候条件下，由于瓷质针式绝缘子的爬电距离仅有120mm，容易形成导电通路，造成非金属性短路至线路开关跳闸。当重合闸动作时，由于雨水形成的导电通路，再次形成非金属性短路至线路开关跳闸。雨水停后，雨水产生的非金属性导电通路消失，再次送电正常。
3.防雷设施不起作用
一是部分6KV线路接地装置年限较长，老化腐蚀和破坏严重，接地电阻值远远超过规定值，避雷器起不到防雷电过电压作用，在雷电过电压的作用下导致线路跳闸；二是个别避雷器运行年限较长，避雷器内部特性发生变化，放电电压值或灭弧电压值偏离规定的数值，在雷电过电压的作用下，造成线路永久性故障，起不到保护线路绝缘作用。
4.对线路瓷质绝缘子抽查试验
分析被雷击瓷质绝缘子是由于存在缺陷，造成绝缘水平降低。对雷电活动较频繁区域线路进行抽查，将10只瓷质针式绝缘子进行水冲洗试验，试验结果发现有7只耐压在8-12KV，远小于避雷器的释放电压（15KV）。由此可见，70%的线路绝缘子难以承受雨水过大的危害，这是线路雷雨过大而发生跳闸率高的原因。
综上所述：油田线路地处平原，又是雷电活动比较频繁的地区（雷电日为37个），雷雨造成线路故障的主要原因：一是部分防雷设施老化，接地装置腐蚀破坏严重问题；二是线路绝缘子的绝缘水平降低问题。
三、采取三项防雷雨措施
根据雷雨天气所造成线路故障情况，采取避雷器加装脱离器、避雷器上引线安装支撑绝缘子和加强线路绝缘等三项防范措施。
（一）避雷器加装脱离器和支撑绝缘子
1.当雷电过电压达到避雷器放电电压时，将产生工频续流，在脱离器内部产生高温使其熔丝熔断，易查找故障点。
2.在避雷器上引线安装支撑绝缘子，增加避雷器上引线机械强度，在风力作用下避免引线连接点受力后发生断落现象，减少接地故障98%。
3.加强线路巡视，对老化腐蚀严重和被人为破坏的接地装置进行修复和完善。按照运行周期分区块测试接地装置的接地电阻，对接地电阻值不合格的进行了处理，保证接地装置符合规定。
（二）瓷质绝缘子更换成复合绝缘子
在同等雷电流的作用下，复合绝缘子能较好的承受雷电过电压的冲击，而且避雷器能够可靠的释放雷电流，为此，对油田架空线路的瓷质针式绝缘子进行了改造，更换成复合式针式绝缘子。经过几年雷雨天气运行考验效果较好，特别是经过七、八月份雷电和大雨天气的考验，线路雷击跳闸次数和单相接地故障比更换前下降86.5%，提高了6KV线路安全可靠运行水平。
（三）针对因基建项目增加的线路，由于设计采用的还是瓷质悬式绝缘子，我们采取增加一片悬式绝缘子的办法，提高线路的耐压水平，减少线路的过电压故障。
四、结论
一是运用雷电过电压对地放电现象，当避雷器击穿后，通过脱离器熔断（爆），可以快速巡查到故障点，缩短故障处理时间。二是利用支撑绝缘子加强避雷器上引线机械强度，可以避免引线连接点受力后发生断落现象，减少接地故障。三是在直击雷作用下，复合绝缘子承受的电场强度远低于瓷质绝缘子净空距离的电场强度。四是通过增加基建项目中瓷质悬式绝缘子的数量，可以提高线路耐压水平，减少线路过电压故障。
参考文献：
[1]赵文中主编.高电压技术.水利电力出版社，1985.
[2]董杰.油田配电网运行维护工作探究.建筑与发展.2016（2）.
作者简介：
刘雨丰（1981-6），男，汉族，江苏无锡人，本科，大庆油田第五采油厂电力维修大队，研究方向：油田电网维护。
论文作者:刘雨丰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/17
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