配電網(wǎng)的雷害預(yù)防，一直是電網(wǎng)企業(yè)長(zhǎng)期研究的課題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，浙江近年來(lái)雷擊造成的配網(wǎng)故障占全部故障的20％以上。在雷電活動(dòng)較強(qiáng)的地區(qū)，雷擊造成的過(guò)電壓，可使絕緣子發(fā)生閃絡(luò)而引起接地故障，或者破壞避雷器，從而引發(fā)跳閘、停電。
浙江諸暨因盆地式“七山一水二分田”的地形，易遭雷害。國(guó)網(wǎng)諸暨市供電公司研制出一款一體式防雷絕緣子產(chǎn)品，為配電線路提升“免疫力”。
“這已經(jīng)是第三代產(chǎn)品了。從最初的1.0到如今的3.0，我們?cè)趹?yīng)用中不斷改進(jìn)升級(jí)，探索更有效的防雷舉措與產(chǎn)品，提升配電網(wǎng)的防雷免疫力，這已成了大家的執(zhí)念。”國(guó)網(wǎng)諸暨市供電公司防雷團(tuán)隊(duì)成員黃建楊說(shuō)。
避雷器與絕緣子這兩類部件，在電線桿上隨處可見。傳統(tǒng)方式下，二者彼此獨(dú)立設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，應(yīng)用組裝時(shí)，安裝工人需要調(diào)節(jié)間隙距離，配合默契，才能有效起到防雷作用。
山區(qū)的10千伏線路容易遭受雷害｜王列剛 攝
大量雷電沖擊和實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，以往避雷器和絕緣子放電有一定分散性。二者的間隙距離、避雷器的金具結(jié)構(gòu)等要素，直接影響防雷效果。
比如，間隙距離過(guò)小會(huì)降低絕緣水平；過(guò)大的話，會(huì)造成導(dǎo)線上電壓過(guò)高，雷電不易被釋放，可能擊穿其他設(shè)備。
也就是說(shuō)，原傳統(tǒng)方式下，10千伏避雷器與絕緣子的安裝工藝要求特別高，其中以二者的間距最為典型，必須恰到好處，太近，一有風(fēng)吹草動(dòng)，避雷器就動(dòng)作，容易損壞避雷器；太遠(yuǎn)，遭受雷擊，都擊壞電網(wǎng)設(shè)備了，避雷器仍未動(dòng)作，起不到保護(hù)作用。
于是，國(guó)網(wǎng)諸暨市供電公司防雷團(tuán)隊(duì)想到將避雷器與絕緣子集成設(shè)計(jì)的一種解決方案，將高工藝安裝要求的間隙控制直接揉在一起。
“我們通過(guò)一體式結(jié)構(gòu)、電壓分布優(yōu)化控制技術(shù)等，固定了間隙距離等參數(shù)，提升絕緣子雷電耐受力以及限制雷電放電路徑。”黃建楊介紹，一體式結(jié)構(gòu)更便于安裝，工人原來(lái)組裝一套防雷設(shè)備需要15分鐘，現(xiàn)在只需花3分鐘擰上三顆螺母即可。
安裝一體式防雷絕緣子｜周金邢 攝
這種一體式絕緣子集避雷器、絕緣子功能于一身，在防雷性能、安裝運(yùn)維、智能監(jiān)測(cè)三方面有顯著提升。
截至2021年底，一體式防雷絕緣子累計(jì)應(yīng)用6萬(wàn)余只。在一體式避雷器安裝應(yīng)用范圍內(nèi)，因雷擊造成的線路停電，從之前的年均423條次下降至12條次。
防雷功能大幅度提升，接下來(lái)要解決的，是如何最大限度地保障避雷器實(shí)時(shí)正常工作。由于雷擊電流大、時(shí)間短，雷擊監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集困難，雷擊故障點(diǎn)難查找，防雷裝置異常無(wú)法提前預(yù)警，易造成保護(hù)失效。研發(fā)有效的智能化雷擊和故障判別手段就成為防雷團(tuán)隊(duì)的研究重點(diǎn)，比如通過(guò)弱電技術(shù)來(lái)解決雷擊故障查找、識(shí)別，故障快速恢復(fù)等傳統(tǒng)難題。 “防雷裝置遭到雷擊后，可能就留下一條縫甚至一個(gè)點(diǎn)，很難查出故障源。”黃建楊說(shuō)，一旦發(fā)生雷擊停電，工作人員可能得集體巡查，排查避雷器的故障。他就曾沿著一條線路查了兩天兩夜。國(guó)內(nèi)外也嘗試過(guò)相關(guān)研究，但效果很有限。為此，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了適用于絕緣子的內(nèi)置羅氏線圈電流傳感器，可對(duì)電流進(jìn)行采樣和計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)故障識(shí)別。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)利用基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使配網(wǎng)架空線路防雷絕緣子具備感知連接功能，并搭建起了通信和自組網(wǎng)。 “自組網(wǎng)的應(yīng)用層由管理平臺(tái)及配套手機(jī)App構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)海量防雷絕緣子遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。”黃建楊介紹，防雷絕緣子內(nèi)置適用5G通信模組，可將雷擊次數(shù)、雷擊時(shí)間與防雷絕緣子氧化鋅模塊狀態(tài)信息上傳至管理平臺(tái)。在雷電不多的季節(jié)，相關(guān)信息也會(huì)每天以“心跳包”的形式上傳。
打開“心跳包”，是一幅電網(wǎng)圖。沿著電網(wǎng)線路，地圖上的綠點(diǎn)有序分布；與之配套的還有一張列表，記錄著每根電線桿上的一體式防雷絕緣子運(yùn)行情況。黃建楊介紹，通過(guò)手機(jī)就能遠(yuǎn)程掌握這一防雷設(shè)備的狀態(tài)。一體式絕緣子在智能監(jiān)測(cè)方面也是一大亮點(diǎn)。
為確保防雷裝置穩(wěn)定持續(xù)地傳輸狀態(tài)信息，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“太陽(yáng)能+電池”的供能方案，利用控制器判斷兩種供電方式的電壓大小，保證時(shí)刻采用高效的供電方式。其中，電池一次充電可工作3個(gè)月。
將雷神之錘安裝在雷害事故多發(fā)地段｜黃建楊 攝
目前，該成果已先后在浙江、天津、山東、福建、江西等地開展應(yīng)用。（浙電e家）
