10kV架空绝缘导线防雷击断线应用防雷金具的探究

叶国健（广东电网有限责任公司江门恩平供电局，广东 恩平 529400）

生 产 与 安 全 技 术

10kV架空绝缘导线防雷击断线应用防雷金具的探究

叶国健
（广东电网有限责任公司江门恩平供电局，广东 恩平 529400）

摘 要：10kV架空绝缘导线相比配电裸导线优势突出，但是绝缘导线使用遇雷电产生的雷击断线现象却时有发生，为适应电网的安全性、稳定性要求，必须有好的防雷方法。本文主要探讨了雷击绝缘导线的工作原理、绝缘导线防雷的策略以及防雷金具的使用，结果表明其具有良好的防止雷电击断的优势。

关键词：10kV架空绝缘导线；防雷击断线；防雷金具

在10kV架空绝缘导线30多年的应用历史中，有效的促进了我国的配网发展，可是，由于其自身存在的低耐雷水平不足，如果发生直击雷、感应雷，则常常出现雷击断线、瓷瓶绝缘子击穿等事故，给国家和地方的经济造成了严重的损失。面对雷击断线问题，必须加以思考。下面来探究防雷金具的实际作用和应用。

1 探究线路雷击

线路雷击主要有直击雷、感应雷两种。直击雷即雷电对线路、设备的直接击穿，又将其分为反击雷、绕击雷，直击雷电压高、电流大、破坏力大；感应雷即雷云和地面、其他雷云在放电过程中雷电流形成的电磁场，雷云和地面的感应场这些作用于线路上，感应过电压。感应雷的大小和雷云放电电流大小、接地设备的电阻、雷击点相对位置、环境等关系巨大。有关数据显示，感应雷击的线路占总雷击故障的90%多。两种雷击均具有很强的过电压水平，容易发生线路断电。

线路雷击的过电压作用如果发生在裸导线会导致绝缘子闪络，高温的工频短路电流电弧以电磁力为影响就会迅速移动，低温的弧根通过热应力影响沿导向表面和空气层移动。这样工频短路电流无法整体被点燃，电流能量也迅速减少，最终导致发生断线的几率很小。

线路雷击的过电压作用如果发生在绝缘导线会导致绝缘子闪络，电弧电流作用迅速、强大，在击穿导线绝缘层后产生针孔，这样导线就不可能断线。绝缘层将工频短路电流的移动限制，高温狐根处于击穿点燃烧，使得导线的拉断强度降低，在拉伸应力、电弧电磁推力等情况下，绝缘导线常有发生。

2 防雷策略的探究

通过线路雷击的分析得知，应对绝缘线路的防雷击问题，必须做好工频短路电流的控制工作。按照国内外的防雷策略，主要是进行“堵塞”和“疏导”问题的解决。“堵塞”即在10kV架空线路上配备具有串联圆形的外空隙金属氧化物避雷针等手段，增强线路的绝缘能力，避免雷击后引发闪络工频电流起弧，但成本高、具体的安装较复杂，难以推广。“疏导”即去除绝缘子附近导线绝缘层，架设防护线夹、闪络保护型线夹等来移动、固定于金具上然后燃烧，避免导线破坏。在去绝缘层的过程中，可能会进水、腐蚀、并容易受到环网供电负荷侧改变的相关制约。

3 防雷金具的应用

单一使用“堵塞”或者“疏导”的方式，对于绝缘导线的防雷还具有不足。很多的专家学者认为将两者结合是好的办法。

3.1 防雷击断线设备结构

防雷击断线设备是新型的防雷金具，其构成是穿刺压板、引弧金属球、绝缘护罩、压紧螺母、接地压板、线夹底座等，如图1所示。

图1 防雷击断线设备图

图2 单向电源供电架空线路防雷击断线设备装配图

通常绝缘层放电的位置在绝缘子轴线两端200mm线路上，即位于针孔处。防雷金具通常安置在离绝缘子轴线100-150mm，去除小部分绝缘层后进行。在接地端安装接地压板，将其和防雷金具产生间隔。如果10kV架空线路上的过电压超标时，就会在引弧金属球、接地压板产生短路电流，工频续流的电弧变动后燃烧于引弧金属球，同时导线上接收来自电压的能量。雷电流波头用时少，之后，空气间隙释放电流转为自动熄灭，这就必须在在工频电流过零时才能产生，线路难以跳闸，导线能够被保护防止烧伤。

3.2 防雷击断线设备的优势

通常安装在绝缘子两侧，雷击时，结合自动重合闸共同作用于线路，将雷击的电流接地，避免用户的断电、线路的烧毁，保证绝缘线路的正常运行。其优势突出，主要有4点。一是空隙的引弧力指引表面燃烧的电弧在绝缘子边的空气间隙燃烧，防止长久爬弧破坏绝缘子；二是由于空隙间隙有极强的去游离能力，电弧熄灭性好，防止了短时故障烧伤绝缘子，使其成为长久的故障。此外，还便于重合闸顺利重合，增强了重合闸的成功率；三是并联保护间隙措施被实施以来，雷电击穿电流被转移到保护空隙，防止绝缘层被击穿以及导流线较大的工频电流产生的断线。从而最终避免绝缘导线的雷击断线状况再次发生；四是对于保护空隙的维护手段比较单一，采用肉眼观察即可及早维修保养。

3.3 防雷击断线设备的技术性

10kV架空绝缘导线的设备装置技术型要求首先满足后，才可以避免雷击断线事故。一是在发生雷击时，设备装置可以立即放电，并且要快于绝缘子串，将放电电弧的弧根迅速抓住，然后将雷电电流接地，避免绝缘子串、线路的烧毁；二是保护空隙和线路绝缘要密切配合，防止最大的线路过电压没有击穿，提升线路的绝缘能力；三是此设备的高压电极引弧臂的标称截面应该＞300mm2，燃弧臂的标称截面＞350mm2；四是接触电阻＜150μΩ；五是在高压电极、接地引弧电极之间是雷电的冲击放电路径；六是高压电极电流耐受力上，可以承受多于10次的大工频电流燃烧；七是绝缘护罩耐压能力＞42 kV。

3.4 设备装配要点

主要按照以下四点来安装。一是按照10kV架空绝缘导线的运行状况，如果已经装备避雷针则无需再次安装防雷击断线设备；二是线路处于重雷区，各个杆塔要具备保护空隙；三是处于非重雷区的线路则必须在间隔3个杆塔后架设保护间隙；四是检测防雷击断线设备的效果，最好选择一种线路每基杆塔配置防雷击断线设备，如果装有避雷针的排除。

3.5 防雷击断线设备的实际安装

架空线路有电源供电式、环网电源供电式。单一的电源供电式的架空线路，最好按照绝缘导线的标称截面积来采用相应型号的单极防雷击断线设备，安装位置在线路绝缘子的负荷侧，如图2所示。

第一步，在绝缘导线上装配穿刺压板高压电极，选择和调试好防雷金具与绝缘子的距离。第二步，扭力扳手在确定好扭力值后，采用交替、对称形式将2 个压紧螺母拧紧，避免其松动。最后一步，将绝缘子螺母松开线路，在绝缘子底座、杆塔横担连接处置入接地压板，位置在穿刺压板和导线的正下。使得间隙的长度L符合要求。

环网电源供电架空线路，针对各种型号的导线选取双极防雷击断线设备，安装位置在线路绝缘子的负荷侧。安装之前，首先要进行穿透试验，保证扭力扳手扭力值的准确和安装质量。步骤和上面的一致。

同时还要按照防雷击断线设备安装的参数执行，见表1。

表1 防雷击断线设备安装参数

在实际的应用中，防雷击断线设备防雷效果好，可是要注意控制好间隙，避免短路放电，雷击过电压、工频电压的击穿。

结语

综上所述，架空绝缘导线雷击断线主要的原因是绝缘的薄弱，实际的防雷策略要从“堵塞”、 “疏导”两方面结合进行，在10kV架空绝缘导线上采用新型防雷金具——防雷击断线设备后，发挥了减少雷击断线、雷击闪络故障的作用，并且成本小、装配简单、应用效果良好。所以，在雷区长线路架空绝缘导线上安装防雷击断线设备，可以降低雷击断电事故、跳闸问题，增强架空绝缘导线的安全性。

参考文献

[1]刘伟.10kV架空绝缘导线雷击断线分析及防雷金具研究[J].低碳世界，2014 （21）.

[2]高艺.10kV配电网架空绝缘导线雷击断线防护[J].价值工程，2013（36）.

[3]张国栋.10kV架空绝缘导线防雷防断线装置——CFHJ型防雷金具[J].电世界，2012（10）.

中图分类号：TM863

文献标识码：A