10kV架空绝缘导线雷击断线防护探讨

王世龙

摘要：本文简要介绍了2012年阳江阳东地区配电线路雷击情况，在对配电网架空线路感应雷过电压产生机理进行了探讨分析，找出了架空绝缘导线断线的原因，并针对存在的问题提出提高绝缘导线防雷能力的措施。

关键词：配电网；绝缘导线；感应雷过电压；防护措施

前言：

10kV配电线路是电力系统中公里数较长且与用户关联最为密切的电压等级线路。由于众所周知的原因，10kV线路的绝缘水平普遍较低，不仅在雷直击导线和塔顶时会闪络引起跳闸，而且在雷电击中周边的树木或建筑时，因感应电压过高也会导致闪络。

目前我国各地区10kV配电线路采用绝缘导线作为架空配电线路的愈来愈多，与架空裸导线相比，绝缘线路有效地解决解决了外物如树枝、抛物等对架空裸线的影响，因线路短路故障而跳闸事件急剧减少，有效地减少了停电时间，提高供电可靠性；与地下电缆相比，绝缘线路具有投资省、建设快的优点，但也带来了一些新的技术问题，绝缘导线在运行中遭受雷击断线故障就是其中之一。阳东供电局建设的架空绝缘导线在总的10kV线路中占得比例越来越大，雷击断线问题也十分突出，引起了运行管理人员及局领导的高度重视。因此，对绝缘线路固有的雷击断线问题决不能等闲视之，本文针对这一问题综合有关资料就雷击断线问题从原理上进行分析并提出一些经济有效的对策。

一、统计数据分析

阳东供电局由于在前5年的配网改造中大范围地使用的架空绝缘导线，雷击断线问题一直存在，且由于2012年期间雷暴天气异常强烈，更使得雷击断线问题凸显出来。

（一）阳东供电局10kV线路情况

截止2012年底，阳东供电局10kV公用线路69回，专用线路12回，架空裸导线809km，架空绝缘导线长度为392km，占架空线路总长度的32.63%。

1.统计2012年全年，阳东供电局10kV线路累计故障停电109次，因雷击引起的故障合计49次，占故障总次数的44.95%，雷击引起导线断线的故障12次，占故障总次数的11.01%。

发生过雷击断线的线路有：赤潭站10kV雅韶线、北津线、台丹线；合山站10kV工业区甲线、合畔线、水电线、那龙线；塘坪站10kV新塘线（2次）；大八站10kV空冲陂线、江河线、坝后线。12次断线都是架空绝缘导线，目前阳东地区大八镇、合山镇、塘坪镇、红丰镇、北惯镇等空旷地区都是雷击断线的高发区。

2.2012年下半年，阳东供电局郊区绝缘导线雷击断线问题得到重视，经过组织配网运行方面的技术骨干进行研究探讨，结合了阳东供电局设备的实际，决定于下半年在17条受雷击最严重的10kV线路加装了1300组防雷穿刺线夹。2012年1至5月份，未有安装防雷设备线夹的线路断线4次，安装了穿刺型防雷线夹的线路断线0次。因此，可以看出安装防雷线夹对提高绝缘线路抵御雷电能力是有成效的。

二、绝缘线雷击断线的原因

架空线路上产生雷电过电压有两种，一种是雷直击线路引起的直击雷过电压，另一种是雷击线路附近由于电磁感应所引起的感应雷电过电压。配电线路的遭受的雷击中，约20%是直击雷，约80%是感应雷。配电线路绝缘水平低，即便装设避雷线也会反击，防止直击雷的作用不大。配电线路主要是防止感应雷电过电压。造成绝缘线路雷击断线的主要原因是雷电闪络后工频续流烧断导线引起的。

裸导线受到雷击后线路闪络，工频续流电弧由于受到电磁力的作用，使电弧向落雷点的两侧迅速移动，雷电流经过开关（刀闸）、变压器、电缆等设备处的避雷器迅速流入大地，在工频电流烧断导线之前，引起跳闸，因而很少发生断线事故。

绝缘导线遭受雷击时，情况完全不同。雷电过电压引起距雷击点附近线路绝缘层最薄弱处发生闪络，由于击穿点附近绝缘物阻碍了电弧沿着导线表面向两侧移动，因而高达数千安培的工频续流电弧只能在击穿点燃烧，并在断路器跳闸前就把导线熔断。

三、防止雷击断线的措施

（一）安装接地避雷线

在空旷地区对配电线路设置接地避雷线进行屏蔽，导线上的感应过电压将降为1-k倍，k为避雷线与导线之间的耦合系数与冲击系数之积。对于导线高度为11m，导线间距为0.7m的配电绝缘线路，架设雷击点距离此线路50m，雷电流幅值为100kA，未架设地线时，感应过电压的最大值为550kV；如果安装了一根架空地线，高度为12m，则感应过电压的最大值可降低为330kV，降低了40%。可见采用架空地线限制感应过电压的作用还是比较大的。但是因为中压配电线路的绝缘水平较低，雷击架空地线后极易造成反击闪络，仍然会发生工频续流烧断绝缘导线。所以此方式对防止雷击断线而言并不能起到多大作用。因此只有在直击雷频繁区域架设地线以防直击雷，并作为防止感应雷电过电压雷击断线的辅助手段。

（二）安装避雷器

在配电线路上安装避雷器是世界各国广为采用的一种方法。其限制配电线路雷电过电压的作用大致有两个方面：一是限制感应过电压幅值，二是雷击闪络后吸收放电能量，限制工频续流，达到保护导线的目的。

从前面雷击断线分析可以看出，持续在击穿点的工频续流是导致绝缘线烧断的根本原因，限制工频续流能有效地减少雷击断线故障。但是氧化锌避雷器安装时需剥除一段导线的绝缘层，安装后再用绝缘罩密封，施工较复杂，而且线路密封的质量也较难控制。

为了降低避雷器的故障率、延长避雷器的使用寿命，避免因加装的避雷器缺陷引起线路故障，运行一段时间后的避雷器需要进行预防性试验及轮换，也较大地增加了运行维护的工作量。

（三）安装穿刺型防雷线夹

防止10kV架空绝缘导线雷击断线用“穿刺型防雷线夹”能定位雷电冲击放电路径，疏导工频电弧，起到了保护绝缘导线免于雷击断线的作用。当雷电过电压超过一定数值时，在防雷线夹的穿刺电极和接地电极之间引起闪絡，形成短路通道，接续的工频电弧便在线夹的燃弧臂上燃烧，释放过电压能量，以保护导线免于烧伤。

该防弧金具由高压电极、低压电极和绝缘罩三部分构成，其中高压电极与绝缘导线穿刺连接，安装时无须剥离绝缘导线绝缘层，且配戴绝缘罩，具有安装方便、局部绝缘的特点。防弧金具的高、低压电极构成了雷电冲击放电和工频电弧燃烧两个间隙，前一间隙可保证放电电压稳定，后一间隙能够耐受工频电弧的烧灼。绝缘罩采用硅橡胶模压成型，绝缘性能优良，与高压电极配套使用，整体效果更佳。对于辐射形线路，防弧金具应安装在绝缘子的负荷侧。对于环网形线路，防弧金具应在绝缘子两侧对称安装，且用铝线将高压电极连接。穿刺型防雷线夹的出现，为解决绝缘导线防雷击断线的问题提出一种很好的选择方案。

（四）提高线路绝缘耐压水平

将针式瓷瓶更换为加强型瓷横担，提高线路的冲击耐压水平，确保只在特别高的雷电感应过电压作用下闪络，工频续流时因放电爬距大无法形成电弧而熄灭。

四、结语

配电网架空线路绝缘水平低，由感应雷过电压引起的雷害故障占配电网雷害事故中的绝大部分。因此，感应雷过电压的防护是配网电防雷首先要解决的问題。在电力系统中，配电网分布范围广结构复杂，其防雷工程是一项系统工程。只有结合各系统的实际，综合应用各种防护措施，才能有效防止雷害事故，提高电网安全运行水平。

参考文献：

【1】方瑜，配电网过电压[M]，北京：中国电力出皈社，1997

【2】李景禄，吴维宁，杨廷方等，配电网防雷保护的分析与研究[J]，高电压技术，2004，30（4）：58-59

【3】康宽政，江门市区10kV架空线路雷击分析和防治措施，广东电力，2008，（5）：47-49