阳江供电局10kV架空绝缘导线防雷击断线的方法分析

何平胡超强

（1.广东电网公司阳江供电局，广州 529800；2.广州番禺电缆集团有限公司，广州 529800）

近十年来，为了满足供电的可靠性及电能质量不断提高等要求、阳江供电局配网中普遍采用了10kV架空绝缘导线。通过分析近几年来的运行情况的统计数据，发现10kV绝缘导线发生雷击断线和绝缘子击穿事故呈急剧上升趋势。虽然部分线路采取了防雷措施（安装了穿刺式防弧金具产品），但效果也不明显。究其原因主要有：

1）在雷电多发地的放电的感应过电压中，绝缘导线的金属导体上很快就会产生过电压，之后必将在绝缘层的最薄弱点以针尖式击穿，击穿点也叫电弧点，由于击穿点的通道为针尖式，所以其电阻会相当大和产生大量热量、且不好散热，如绝缘层达到熔点后甚至起助燃的作用，所以绝缘导线更易断线。

2）在雷电击电压的作用下被雷电弧击穿的导体会与绝缘子下面的金属横担形成闪路，之后成为短路通道并在10kV线路恒流源的作用下形成工频续流直至把导线熔烧断或跳闸为止。

1 10kV架空绝缘导线受雷击断线在我局现状

1.1 阳江市地理位置与易受雷击关系

根据阳江气象局对近年来的统计资料显示：阳江市全年的雷雨天数为65天，这与其所处的地理位置有着密切的关系，阳江市地处热带沿海地区，是雷云最易形成的地区，所以我局的雷雨天数量相当多的，所以雷击断线在我局是常有发生的，这严重影响到了我局配网的安全运行。

1.2 我局近年10kV架空绝缘导线遭受雷击之害情况严重

图1 雷击断线的实物图

近两年来我局的配网10kV架空绝缘导线由于雷击而跳闸的事故很严重，雷击断线的事故也相当严重，虽然断线的机率比跳闸的低，但是其破坏性却远远大于跳闸的。所以解决我局10kV配网线路的这一致命弱点刻不容缓。

2012年5月7日3时左右、在阳江市第二中学门口附近雷击断线，经现场调查为10kV架空绝缘导线在穿刺式防雷线夹处三相线全部断线掉落在地面上并烧成3个黑洞。幸好当时是下半夜没有造成人员伤亡。但事后维修这条线路也花费了很多人力物力，所造成的停电，也给用户带来了影响。

一条线路10kV的配电线路，负荷一般在4000～5000kV左右，如果按线路平均修复时间为5h，绝缘线路的雷击故障率在2.43次/百公年，以一档杆绝缘线路按照50M计算，每条次线路断线需抢修故障的人力、材料费用约15万元。采用以下这种系统防雷措施后、至少可以减少80%的雷击断线故障、每年可增供电量14.6万 kW·h、阳江全市每年可减少直接经济损失128万元。

2 10kV架空绝缘导线雷击断线、跳闸流程原理剖析

在感应雷过电压作用下：①绝缘层表层电荷与导体内的相反电荷首先形成过电压；②在绝缘层最薄弱点处且在横担金属等附近处以针孔式击穿并形成短路通道；③在10kV恒流源作用下形成工频续流继续闪络放电；④跳闸或断线；⑤开路并断流。

从以上流程不难分析出，要防止雷击断线就必须快速切断工频续流。并得出以下结论：

1）绝缘层的电弧击穿点都是发生在绝缘子底下金属或横担附近的绝缘层最薄弱点。这是雷电过电压下的正负电荷中和所致。

2）电弧击穿后的导体在雷电过电压作用下与其最近金属体（绝缘子下的金属或横担）形成短路通道。

3）在10kV高压恒流源作用下，在短路通道中形成工频续流，直至把导线熔断和跳闸。

4）如果工频续流的时间越长、则导线被熔断的机会越大。所以必须要在未熔断线的前提下利用线路的断路保护器跳闸的原理来切断恒流源使其切断工频续流而保护导体。

3 防雷击断线措施方法

综上所述，要使10kV绝缘导线雷击后不断线必须要解决如下问题：

1）绝缘层表面的电荷必须在没达到过电压时就与导体内的相反电荷中和、且中和的接触面要足够大（最好是大于导体截面），这样才能像裸导体一样具有散热或中和快等优点。

2）为了避免导体在没跳闸就被工频续流烧熔掉，工频续流的燃烧点不能在导体处，而是引导到一个设定好的点进行燃烧，且不能靠近绝缘子，以免烧坏其伞裙，且燃烧点材料熔点必须足够高（不小于1000℃）。

3）免维护或很易维护、性价比高。

4）不能损伤导体、更不能让线芯进水、汽等使导线内部的线芯受腐蚀。不降低绝缘导线的使用寿命。

5）安装方便。

为了缩短工频续流的时间，要求接地电阻必须要小于10Ω。

图2 系统防雷图

单纯依靠某项保护措施是难以解决绝缘架空导线的防雷问题的，必须采取系统的综合防雷措施才能真正有效的防止雷击断线事故的发生。

虽然现已有一些相关单项方法或产品想来解决雷击断线问题,如：①架设架空避雷线；②安装氧化锌避雷器；③安装线路过电压保护器；④加大局部绝缘层的厚度；⑤穿刺式防雷金具等。由于各种方法的侧重点和措施的不同，所以它们就会出现不同的优缺点，但都没能真正从整个系统考虑方案的最优化。所以，单个技术是不能有效地解决雷击断线问题的，必须考虑用一个系统的整体方法才能有效的解决雷击断线的危害。

以下为我局根据多年的维护运行经验并结合具有电线电缆和金具资深专业基础的厂家（番禺电缆集团）、等共同研发出来的防雷断线系统。

如图2所示，该系统由护缆导电带、一夹通防弧金具、绝缘护罩、消弧棒、绝缘接地线、接地棒（铜包钢）等组成。其中各部分的功能和作用分别为：

1）护缆导电带。功能：具防水、汽进入导体线芯，具导电性能好、接触面大、耐高温和安装方便。穿刺式防雷金具的最大缺点是由于穿刺部分不到位而导致导线线芯与穿刺部位间形成放电间隙而产生雷电弧。所以绝对不可用穿刺式方式，必须要采用剥开绝缘层的方式，使其明确接触面足够大和散热导电良好等。但是绝缘层剥开后必须要做好防水、防汽等措施以保护该导线免受腐蚀。这一点也是目前非穿刺式防弧金具所没有做到的。

2）一夹通引弧金具。组成部分：中和球、自锁式通用线夹、接地环、引弧球。功能：①具有自锁、导电能力强、接触稳固、通用性强功能（适用50～300m2平方导线）；②中和球具有防氧化、正负电荷中和能力强功能；③具有接地功能，是架空绝缘导线检修施工时验电及临时接地装置；④引孤球采用耐高温的高熔点金属，能耐多次雷击电弧的燃烧，具有连续雷电冲击保护能力。

3）绝缘保护罩。采用10kV XLPE架空交联料，具良好的绝缘性、耐老化性，防水、汽性。

4）消弧棒。由消弧球和引流板组成，采用具有耐高温、耐腐蚀和导电性能好的材料做成。

5）架空绝缘接地线。采用JKLGYJ-10-70绝缘导线作为接地线，两端接铝端子，具接地电阻低，抗拉力强，防人触电杆电击、耐用防锈，安装方便、成本低等优点。

6）接地棒。采用分节式的铜包钢接地棒钻进行与地连接。铜包钢接地棒具：①防腐蚀性能好，使用寿命长；②低电阻性能；③过流能力强；④张力大强度高；⑤深钻时不会脱落或皱裂。铜包钢接地棒的尺寸要求：长度大于1.5m，直径大于1.5cm，铜层厚度大于0.25mm。在不同接地电阻下，雷击10kV架空绝缘导线或杆塔时，线路的耐雷水平和跳闸率关系见表1。

为了降低接地电阻、必要时在接地时要加入降阻剂。

4 规格和性能参数

系统防雷击断线装置的规格和性能参数见表2。

5 安装方法

1）先安装引线棒、引弧线夹

（1）引线棒一端安装在绝缘子底下和横担接口处，在架空导线的正下方；确定引弧金具在绝缘导线上的安装位置：其安装位置与绝缘子型号、电压等级、消弧棒距离或与金属体的净空距离等综合决定的。引弧球与消弧球间的放电距离参考表3。

表1 不同接地电阻与10kV架空绝缘导线耐雷击水平和跳闸率

表2 系统防雷击断线装置的规格和性能参数

表3 各种绝缘子型号及其对应的放电间隙参考值

（2）根据10kV架空绝缘配电线路设计规程GB50061-1997的规定：10kV绝缘导线与拉线、电杆或构架间净空距离不应小于0.2m。

（3）安装引弧金具：①用专业剥皮刀在架空导线负荷侧约500～1000mm处（只要是确保引弧球与消弧球或其他金属等的净空距离在125～200mm 范围内。）把绝缘层剥开约65～85mm；②同时在剥开的两端套上硅胶垫；③之后在剥开口处缠上护缆导电带3～5圈；④最后合上绝缘外罩。

安装上引弧金具，可使雷电过电压均在引弧金具与消弧球之间定位闪络，接续的工频短路电流电弧的弧根固定在防弧金具上燃烧（其中燃烧点为耐高熔点材料），从而保护导线免于烧伤。该方式操作简便，投资少，能有效地防止雷击断线和防止线芯腐蚀。

2）把架空绝缘导线（JKLFYJ-70）一端接到金属横担上，另一端与接地棒连接，端子连接时必须牢固、具自锁功能。

3）接地棒采用分带式续级增加的接地方式（铜包钢接地棒），在接地电阻达到≤10Ω后可以认为是合格的，原因为每个地方的土壤电阻不同，所有根据地区不同而采用分节续级式使用铜包钢接地棒。

6 检验方法

1）外观和尺寸检查，目测，用尺子进行常规检查。

2）雷电全波冲击耐受电压试验，按GB/T16927.1的规定进行。

3）1min工频湿耐受电压试验。按GB/T16927.1的规定进行。

4）1min工频干耐受电压试验。按GB/T16927.1的规定进行。

5）工频电弧试验。按GB/T16927.1的规定进行。

6）接地电阻试验，用专用接地电阻测试仪进行现场检测，标准小于10Ω。

7 结论

绝缘导线雷击必断，这是其特性所然，在架设架空绝缘导线的地方，应重视雷击断线问题。在直击雷频繁的区域，采用具可靠密封防潮的引弧金具防雷系统，以减少各种雷击断线的危害。引弧金具是由广州番禺电缆集团有限公司、广东电网公司电力科学研究院和阳江供电局联合研制，能有效防止雷击断线，同时又能解决密封防水问题，免维护，值得推广。在现今我国绝缘架空导线运行中最突出的问题是断线和密封防水问题，今后随着配电线路的雷电特性进一步被摸清，保护措施将会更为完善、合理，架空绝缘线路的运行会更为安全、可靠。