10kV架空絕緣導線雷擊斷線防護探討

王世龍

摘要：本文簡要介紹了2012年陽江陽東地區配電線路雷擊情況，在對配電網架空線路感應雷過電壓產生機理進行了探討分析，找出了架空絕緣導線斷線的原因，并針對存在的問題提出提高絕緣導線防雷能力的措施。

關鍵詞：配電網；絕緣導線；感應雷過電壓；防護措施

前言：

10kV配電線路是電力系統中公里數較長且與用戶關聯最為密切的電壓等級線路。由于眾所周知的原因，10kV線路的絕緣水平普遍較低，不僅在雷直擊導線和塔頂時會閃絡引起跳閘，而且在雷電擊中周邊的樹木或建筑時，因感應電壓過高也會導致閃絡。

目前我國各地區10kV配電線路采用絕緣導線作為架空配電線路的愈來愈多，與架空裸導線相比，絕緣線路有效地解決解決了外物如樹枝、拋物等對架空裸線的影響，因線路短路故障而跳閘事件急劇減少，有效地減少了停電時間，提高供電可靠性；與地下電纜相比，絕緣線路具有投資省、建設快的優點，但也帶來了一些新的技術問題，絕緣導線在運行中遭受雷擊斷線故障就是其中之一。陽東供電局建設的架空絕緣導線在總的10kV線路中占得比例越來越大，雷擊斷線問題也十分突出，引起了運行管理人員及局領導的高度重視。因此，對絕緣線路固有的雷擊斷線問題決不能等閑視之，本文針對這一問題綜合有關資料就雷擊斷線問題從原理上進行分析并提出一些經濟有效的對策。

一、統計數據分析

陽東供電局由于在前5年的配網改造中大范圍地使用的架空絕緣導線，雷擊斷線問題一直存在，且由于2012年期間雷暴天氣異常強烈，更使得雷擊斷線問題凸顯出來。

（一）陽東供電局10kV線路情況

截止2012年底，陽東供電局10kV公用線路69回，專用線路12回，架空裸導線809km，架空絕緣導線長度為392km，占架空線路總長度的32.63%。

1.統計2012年全年，陽東供電局10kV線路累計故障停電109次，因雷擊引起的故障合計49次，占故障總次數的44.95%，雷擊引起導線斷線的故障12次，占故障總次數的11.01%。

發生過雷擊斷線的線路有：赤潭站10kV雅韶線、北津線、臺丹線；合山站10kV工業區甲線、合畔線、水電線、那龍線；塘坪站10kV新塘線（2次）；大八站10kV空沖陂線、江河線、壩后線。12次斷線都是架空絕緣導線，目前陽東地區大八鎮、合山鎮、塘坪鎮、紅豐鎮、北慣鎮等空曠地區都是雷擊斷線的高發區。

2.2012年下半年，陽東供電局郊區絕緣導線雷擊斷線問題得到重視，經過組織配網運行方面的技術骨干進行研究探討，結合了陽東供電局設備的實際，決定于下半年在17條受雷擊最嚴重的10kV線路加裝了1300組防雷穿刺線夾。2012年1至5月份，未有安裝防雷設備線夾的線路斷線4次，安裝了穿刺型防雷線夾的線路斷線0次。因此，可以看出安裝防雷線夾對提高絕緣線路抵御雷電能力是有成效的。

二、絕緣線雷擊斷線的原因

架空線路上產生雷電過電壓有兩種，一種是雷直擊線路引起的直擊雷過電壓，另一種是雷擊線路附近由于電磁感應所引起的感應雷電過電壓。配電線路的遭受的雷擊中，約20%是直擊雷，約80%是感應雷。配電線路絕緣水平低，即便裝設避雷線也會反擊，防止直擊雷的作用不大。配電線路主要是防止感應雷電過電壓。造成絕緣線路雷擊斷線的主要原因是雷電閃絡后工頻續流燒斷導線引起的。

裸導線受到雷擊后線路閃絡，工頻續流電弧由于受到電磁力的作用，使電弧向落雷點的兩側迅速移動，雷電流經過開關（刀閘）、變壓器、電纜等設備處的避雷器迅速流入大地，在工頻電流燒斷導線之前，引起跳閘，因而很少發生斷線事故。

絕緣導線遭受雷擊時，情況完全不同。雷電過電壓引起距雷擊點附近線路絕緣層最薄弱處發生閃絡，由于擊穿點附近絕緣物阻礙了電弧沿著導線表面向兩側移動，因而高達數千安培的工頻續流電弧只能在擊穿點燃燒，并在斷路器跳閘前就把導線熔斷。

三、防止雷擊斷線的措施

（一）安裝接地避雷線

在空曠地區對配電線路設置接地避雷線進行屏蔽，導線上的感應過電壓將降為1-k倍，k為避雷線與導線之間的耦合系數與沖擊系數之積。對于導線高度為11m，導線間距為0.7m的配電絕緣線路，架設雷擊點距離此線路50m，雷電流幅值為100kA，未架設地線時，感應過電壓的最大值為550kV；如果安裝了一根架空地線，高度為12m，則感應過電壓的最大值可降低為330kV，降低了40%?？梢姴捎眉芸盏鼐€限制感應過電壓的作用還是比較大的。但是因為中壓配電線路的絕緣水平較低，雷擊架空地線后極易造成反擊閃絡，仍然會發生工頻續流燒斷絕緣導線。所以此方式對防止雷擊斷線而言并不能起到多大作用。因此只有在直擊雷頻繁區域架設地線以防直擊雷，并作為防止感應雷電過電壓雷擊斷線的輔助手段。

（二）安裝避雷器

在配電線路上安裝避雷器是世界各國廣為采用的一種方法。其限制配電線路雷電過電壓的作用大致有兩個方面：一是限制感應過電壓幅值，二是雷擊閃絡后吸收放電能量，限制工頻續流，達到保護導線的目的。

從前面雷擊斷線分析可以看出，持續在擊穿點的工頻續流是導致絕緣線燒斷的根本原因，限制工頻續流能有效地減少雷擊斷線故障。但是氧化鋅避雷器安裝時需剝除一段導線的絕緣層，安裝后再用絕緣罩密封，施工較復雜，而且線路密封的質量也較難控制。

為了降低避雷器的故障率、延長避雷器的使用壽命，避免因加裝的避雷器缺陷引起線路故障，運行一段時間后的避雷器需要進行預防性試驗及輪換，也較大地增加了運行維護的工作量。

（三）安裝穿刺型防雷線夾

防止10kV架空絕緣導線雷擊斷線用“穿刺型防雷線夾”能定位雷電沖擊放電路徑，疏導工頻電弧，起到了保護絕緣導線免于雷擊斷線的作用。當雷電過電壓超過一定數值時，在防雷線夾的穿刺電極和接地電極之間引起閃絡，形成短路通道，接續的工頻電弧便在線夾的燃弧臂上燃燒，釋放過電壓能量，以保護導線免于燒傷。

該防弧金具由高壓電極、低壓電極和絕緣罩三部分構成，其中高壓電極與絕緣導線穿刺連接，安裝時無須剝離絕緣導線絕緣層，且配戴絕緣罩，具有安裝方便、局部絕緣的特點。防弧金具的高、低壓電極構成了雷電沖擊放電和工頻電弧燃燒兩個間隙，前一間隙可保證放電電壓穩定，后一間隙能夠耐受工頻電弧的燒灼。絕緣罩采用硅橡膠模壓成型，絕緣性能優良，與高壓電極配套使用，整體效果更佳。對于輻射形線路，防弧金具應安裝在絕緣子的負荷側。對于環網形線路，防弧金具應在絕緣子兩側對稱安裝，且用鋁線將高壓電極連接。穿刺型防雷線夾的出現，為解決絕緣導線防雷擊斷線的問題提出一種很好的選擇方案。

（四）提高線路絕緣耐壓水平

將針式瓷瓶更換為加強型瓷橫擔，提高線路的沖擊耐壓水平，確保只在特別高的雷電感應過電壓作用下閃絡，工頻續流時因放電爬距大無法形成電弧而熄滅。

四、結語

配電網架空線路絕緣水平低，由感應雷過電壓引起的雷害故障占配電網雷害事故中的絕大部分。因此，感應雷過電壓的防護是配網電防雷首先要解決的問題。在電力系統中，配電網分布范圍廣結構復雜，其防雷工程是一項系統工程。只有結合各系統的實際，綜合應用各種防護措施，才能有效防止雷害事故，提高電網安全運行水平。

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