配电网架空绝缘导线雷击断线的防护措施

摘要：架空配电线路以绝缘导线替代裸导线运行，可以减少自然和外力事故发生的概率，大大提高了供电可靠性，同时也降低了触电伤亡率、短路事故率及去剪树工作量；另外，绝缘导线架设方便，灵活性高，可带电作业，其架设空间大大缩小。文章论述了配电网架空绝缘导线雷击断线的防护措施，以妥善解决雷击断线问题。

关键词：架空裸导线；配电网；绝缘导线雷击断线

中图分类号：TN908文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0153-03

为了减少树木、鸟类、违章建筑等外物引起架空裸导线的故障、减小停电时间、提高供电可靠性及推广配电网带电作业安全，漳州电业局直供配网2001年开始使用10kV架空绝缘导线。从运行情况看，确实达到了预期的效果。但是，也带来了一些新的技术问题，主要是雷击断线问题十分突击。在已架设的286条架空绝缘导线线路中，在8年时间内已73条次线路受到雷击而断线。因此，为了确保架空绝缘导线配电网的安全运行，必须妥善解决雷击断线问题。

一、架空绝缘导线雷击断线的机理

架空绝缘导线的雷击耐受特性与架空裸导线的物理特性明显不同：当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时，接续的工频短路电流电弧在电动力的作用下沿着导线向背离电源方向移动，并在工频续流烧断导线或是损坏绝缘子之前引起断路器动作（线路上没有避雷器情况下），切断电弧；对于架空绝缘导线，在雷击过电压闪络时，瞬间电弧的电流很大但时间很短，仅在架空绝缘导线绝缘层上形成击穿孔，不会烧断导线。但是，当雷电过电压闪络，特别是在两相或三相（不一定是在同一杆、塔上）之间闪络而形成金属性短路通道，会引起数千安培工频续流，电弧能量将骤增，此时，由于架空绝缘导线绝缘层阻碍电弧在其表面滑移，高温弧根被固定在绝缘层的击穿点而在断路器动作之前烧断导线。由此可见，雷击过电压引起工频续流是导致架空绝缘导线雷击断线的主要原因。

二、防范措施

根据本人从事配电线路运行及从配网新技术知识学习中理解的理论提出个人对配电线路绝缘导线雷击断线防范措施及分析：

（一）安装架空地线

架空地线的作用，主要是将幅会很大的雷电过电压转化为电流，经很低的杆塔接地电阻排泄出去，从而大幅度降低雷电过电压，使导线得到保护。这在绝缘水平很高的110kV及以上电压等级送电线路是作为防雷的主要措施。10kV配电网绝缘水平较低，雷击架空地线后极容易造成后击穿闪络，仍然会发生工频续流烧断绝缘导线。但是根据统计，配电线路遭受直接雷击或是绕击的概率很小，约占雷害事故的15%以下，配电线路上85%以上的雷电过电压故障是感应过电压。因此，架空地线只能在直击雷频繁的区域使用，如农村、田野、山区等。

（二）安装氧化锌避雷器

随着氧化锌阀片技术性能的提高，氧化锌避雷器的优良保护性能已被人们所接受，近年来已广泛用于电气设备过电压保护。氧化锌避雷器可以限制感应过电压幅值，在雷击闪络后吸收放电能量，阻止工频续流起弧，达到保护导线的目的。氧化锌避雷器价格比较高，因此要研究每隔多少距离安装一组，既要安装间隔最小，又能够保护全线。氧化锌避雷器的保护范围与雷电特性、氧化锌避雷器参数、氧化锌避雷器接地装置的接地电阻为线路绝缘水平有关。其中的雷电特性目前从相关专业书籍还缺乏数据，只能加以假定。如按多雷区区假定为例：配电线路的感应过电压幅值为200～250kV峰值，波头为2μs，线路采用P-15T针式绝缘子，防雷接地电阻为10Ω及以下，建议每隔200～300m安装一组氧化锌避雷器。但安装氧化锌避雷器亦有不足之处：（1）破坏架空绝缘导线的主绝缘，可能会因密封不良而引发架空绝缘导线线芯进水，容易在线路弧垂最低点处产生积聚水份并发生电化腐蚀，运行至6～7年后会发生腐蚀断线事故；（2）氧化锌避雷器在使用时，长期承受工频电压的作用，一旦氧化锌避雷器意外损坏，将会增加系统接地故障的点数。

（三）安装防弧金具

在距离绝缘中心150～200mm的范围内（负荷侧）剥离一小段绝缘导线的绝缘层，安装上防弧金具，可使雷电过电压在防弧金具与绝缘子钢脚之间定位闪络，接续的工频短路电流电弧的弧根固定在防弧金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。该方式操作简便，投资少，能防止雷击断线，但需剥离绝缘层，存在局部导线裸露，并且在雷击后必须要更换烧伤的防弧金具，增加维护工作量，只适合在市区及适合开展带作业的地方，不宜推广。

（四）安装线路过电压保护器

线路过电压保护器是由非线性电阻限流元件（氧化锌阀片）及串联放电间隙（不锈钢引流环）组成，在雷电过电压闪络后引起的工频续流流过线路过电压保护器，非线性电阻限流元件（氧化锌阀片）利用其电压高时阻值低，电压低阻值高的特性，将正弦波形的工频续流转变成尖顶波，尖顶波电流在过零前有相当长的时间电流幅值较小，同时，限流元件的残压削减放电电压，截断工频续流使电弧瞬间熄灭。此时，串联间隙起隔离作用，保护限流元件耐受较高的过电压而不损坏，有效地阻止架空绝缘导线发生雷击断线事故。这种方式成本比安装氧化锌避雷器稍低，而且与绝缘子并联安装，不损坏绝缘导线的主绝缘层，基本上免维护。此方法经济，实惠，便于运行维护，值得在已运行中的架空绝缘导线推广应用。

（五）装设小型避雷针

由于配电线路直线杆塔多采用针式瓷瓶。雷电一般都是找最高点通过金属形成放电通道，雷电放电地点多数为杆塔针式瓷瓶顶左右20cm以内为放电范围，很少在线路档距中央进行放电。根据此特点，可在杆塔顶端上安装一个简易小型避雷针，通过25mm2的多股铜线把小型避雷针与杆塔接地体连接起来，起到引雷，防止雷电直落在针式瓷瓶顶左右20cm范围（由于有色金属近年来价格攀升，犯罪分子瞄准了配电线路用于工作和保护接地的多股铜线，建议新建及技改的多股铜线换用更高一级截面的钢绞线，起到防盗和保护作用）。适用于空旷的田野。市区十字路口（属于没有被高层建设防雷保护）等场所。

（六）降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平防止雷电流反击的有效措施

规程规定，有避雷线的线路，每基杆塔的工频接地电阻，在雷季干燥时不超过下表所列数值：

对于架空绝缘导线线路来说，每基杆塔应有良好的接地，通过35mm2以上的多股钢绞线（因近年来有色金属涨价，不法分子把手伸向了电力企业户外的金库，为此把铜铰线换成没有商品意义的钢绞线可以起到防盗及防破坏）把杆塔横担连接起来，提高线路的线路耐雷水平防止雷电流反击的有效措施。

（七）采用新的架设方式——集束绝缘导线架设方式

从一些文献资料了解，在日本、韩国的非市区及东南来一些国家多数采用集束绝缘导线架设。由于上述国家多数土地为私有制，线路通道受到限制，采用集束绝缘导线架设解决通道问题。采用此方法架设可以提高防雷水平，因为绝缘导线线路基本上全线靠钢绞线挂装有绝缘间隔（50*50）的集束绝缘导线；在耐张杆（如分支、柱上开关、柱上隔离刀闸等）装设小型避雷针。此方法只适用于新规划建设的线路，优点是全线防雷水平高，直线杆塔紧凑，钢材使少；缺陷是在档中补杆塔、和带电引接比较困难。

（八）绝缘导线与裸导线混合架设

在配电网中，有一部分是要经过空旷的田野和树林区，像这样的区域我们可以采用绝缘导线与裸导线混合架设，把绝缘导线架设在下层，用于解决“树线”矛盾，上层采用裸导线架设，最大程度防止下层绝缘导线受雷直击，减少因绝缘导线雷击断线机率；也可在城区公园、树木较多街道。

（九）综合运用

配电线路有可能是由市区送到郊区，也有郊区送往用电密度集的市区。经过农村、空旷的田野、高层建筑区域等，那么我们就要根据配电线路走廊选择防雷方式，综合利用，把投资降到最低。如在高层建筑区域配电线路处于建筑防雷保护，我们不用选择防雷方式；在空旷的田野选择小型避雷针或是架设部分避雷线，起到防止绝缘导线被雷电击危险。

三、结论

漳州电业局直供区多雷区的郭坑镇、颜厝镇、石亭镇的多条易受雷击害的绝缘架空线路进行改造，2008年将郭工Ｉ、II线，郭院Ｉ、II线，农业线全线加架设避雷线的；2009年将颜九线，上街线，银塘线，长边I线（与长边II线同杆加设，长边I线在上线）全线有选择性的分段装设氧化锌避雷器；2010首次对市郊石亭变跨越丘陵巨尾桉地带的6条10kV馈线采用高压绝缘集束导线装设方式，解决了树线问题和在空旷的丘陵地带易遭雷击断线的问题。目前从15条改造的绝缘导线运行情况来分析，线路出现跳闸、接地情况，都未发现雷击现象。

绝缘导线雷击必断，这是其特性所燃。我们在选择防雷方式的方针应是采用的防雷方式最能防止雷直击绝缘导线和限制雷击免于烧断导线及不破坏绝缘导线的绝缘层（防水密封和绝缘恢复）。今后随着配电线路的雷电特性进一步的摸清，防雷保护措施将更为完善、合理，架空绝缘导线的运行会更加安全与可靠。

参考文献

[1]中国电力百科全书（第2版输电与配电卷）[M]．中国电力出版社，2001.

作者简介：陈振全（1979-），男，福建龙海人，福建省电力有限公司漳州电业局配电线路工技师，高压线路带电检修工技师，电力工程助理工程师，研究方向：过配电线路运行维护检修、10kV带电作业、电力电缆检修、配电线路应急抢修。

（责任编辑：叶小坚）