10kV架空绝缘线路防雷措施浅析

李建刚

摘 要：随着城市的发展和经济的加快，城市及农村电网中由于对用电可靠性及绝缘化程度的提高，我市10kV配电线路绝缘程度正在大幅度增加。目前我市60条10kV线路中，绝缘水平已达到86.7%，采用了绝缘线后，线路因短路故障而跳闸事件急剧减少，有效地减少了停电时间。绝缘导线确实解决了裸导线所解决不了的走廊和安全问题，与电缆相比，投资省、建设快，优点十分明显。但是，在供电可靠性提高的同时但也带来了一些新的技术问题，在运行中雷击造成绝缘子闪络、爆裂、线路接地、断线事故经常发生。这对人身、设备安全造成很大危险。2017年上半年，雷电活动强烈，攀枝花供公司管辖的10kV架空绝缘线路发生雷击相关事故6次。因此，必须妥善解决绝缘导线安全，才能保證架空绝缘配电网的安全运行。

关键词：缘绝导线；防雷措施

1 绝缘导线容易发生故障的原因

10kV配电绝缘线路在设计上“先天不足”的耐雷水平，难以承受直接雷击和感应雷的作用。当线路裸导线遭受雷击发生闪络时，由于电动力关系，数千安培的工频续流电弧向负荷端移动直至保护动作，较小会造成导线严重烧坏。绝缘导线则不同，在击穿点的周围存在绝缘，阻碍电弧的沿线传动，使弧根停留在一点燃烧，此时即使将继电器跳闸时间调整到最小，导线也将被几千安的短路电流所损伤，绝缘线击穿绝缘层发生闪络、爆裂、线路接地、断线事故的发生就难以避免。

10kV线路其耐雷水平一般小于5kA，侵袭线路的雷电有90%以上会造成绝缘闪络，雷电造成的闪络一部分能转为稳定的工频电弧，会引起工频短路。

雷电流的幅值，其作用时间一般为1-4微秒。工频短路时，短路电流（1-16kA）可使保护开关迅速跳闸。但由于开关从接受信号到完成跳闸，最快也要0.2秒左右时间，故短路电流作用时间至少要比雷电流作用时间长50000倍。电流产生的热量Q=I2Rt，短路电流=1kA，作用时间0.2秒，雷电流=5kA，作用时间4微秒，R相等，Q1/Q2=（1*1*0.2*106）/（5*5*4）=2000，所以，在同一电流通过中，10kV工频短路电流所产生的热量比雷电流所产生的热量大2000倍。当工频短路电流为16kA时，其产生的热量将比雷电流所产生的热量大512000倍。因此，工频短路电流是引起架空绝缘导线雷击闪络、爆裂、线路接地或断线的主要原因。

由于绝缘导线在设计及制造的过程中，只是考虑了线路在运行中部分绝缘性能，因此对线路防雷是无能为力的。因此绝缘导线结构本身是其遭受雷击后出现特殊的电磁机理，就是容易发生绝缘线绝缘层发生闪络、爆裂、线路接地、断线等故障。

2 绝缘导线雷击后故障的危害和影响

10kV架空绝缘线路的特点是城农网结合部线路多、供电半径长、基本上为放射式供电线路。因此绝缘线路的故障使停电点增多，停电范围也比较大，给线路正常运行和维护增加了很大工作量，这也是关系到用电客户正常用电的大事情。将使10kV架空线路的安全运行水平及电力企业的经济效益直接受到影响。

3 缘绝导线故障预防和处理办法：

3.1 预防办法

对于绝缘线路故障，可以采取以下几种方法进行预防，以减少故障发生：

3.1.1 加装架空地线： 利用架空避雷线的屏蔽作用来保护输电线路是一种传统的有效方法。因10kV线路绝缘强度较低，感应雷过电压或直击雷入地的雷电流很容易造成绝缘受反击闪络，而发生雷闪络、爆裂、线路接地、绝缘子爆裂或断线事故。但有缺点是：

3.1.1.1投资成本较高；

3.1.1.2防止绕击的效果较差，易使线遭受反击。

3.1.1.3需装设接地线及接地网，成本大且受变电站场地等地不得装设限制。

故架空地线不仅成本高，还需对10kV线路接地系统进行有效改造，工程量非常浩大，而且对于已经投入线路通常没有架设架空地线位置和空间，同时从杆塔受力的角度考虑，也不允许。

3.1.2加装避雷器：受10kV绝缘导线限制，雷电波不能向临档运动，但需在雷电活动区内每根电杆均加装避雷器，但这样将影响配电网的可靠，避雷器阀片长期承受工频电压，容易老化。因感应放电而损耗电能等。（此产品也需改造接地系统）

3.1.3 安装线路过电压保护器

在线路安装这种线路过电压保护器，相当于在线路上安装带有外间隙的氧化锌避雷器。安装时，绝缘层不需剥开，在运行中，平时是不承受运行电压的，因而使用寿命较长，也可免维护。其缺点是：它仅能防护雷电过电压。（此产品需也接地）

3.1.4使用穿刺式防弧金具

其原理为：将该金具安装在线路绝缘子附近负荷一侧（背离电源侧）的绝缘导线上，当雷电过电压超过一定数值时，在防弧金具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防弧金具上燃烧，以保护导线免于烧伤。在单向供电的老线路上采用此产品效果较好，安装方便，造价相对低一些，而环网供电的线路则需二侧安装造成工程及费用增加和线路不简洁，鸟类较多地区易受侵袭接地。此产品存在穿刺刺齿如刀刃，易伤导线，且易移位影响放电间隙。

3.1.5使用双串防污绝缘子串或带钢芯的绝缘导线

在10kV线路中大跨域，跨域高速公路、铁路等危险线路段，使用串双防污绝缘子串带钢芯铝绞线或带钢芯的绝缘导线，也可有效防止危险线路段的造成绝缘子闪络、爆裂、线路接地、断线等事故，但给施工带来了一定的不便，对今后线路的检修维护也增加了难度。

3.1.6使用线路分段故障显示器

在10kV绝缘线路主要的分支线路首端安装分段故障显示器，可有效减少绝缘线路维护时工作范围，提高线路巡视的工作效率。

4.绝缘线路雷击事故时，为快速隔离故障线路、减少停电范围的建议采如下新措施：

4.1 装真空断路器：

在有条件的10kV较长绝缘线路主干线及主要的分支线路上，加装分段及主支线真空断路器，可以减少线路停电范围和增加更多线路牵手联络方式，有效减少线路的停电范围和时间。

4.2绝缘子处导线加装护线条

传统的绝缘子与导线的人固定方式为圆柱体与圆柱体的人接触，即点接触。接触电阻很大，短路电流流过接触点使温度剧烈升高，导致断线。在绝缘子处导线加装护线条不仅可对导线强度起到补强作用，更重要的是变点接触为面接触，减低了接触电阻并增大了散热面。從而减少雷击断线的发生。

4.3分支线安装分段跌落保险并改装绝缘横担

工业的高速发展及全面开发建设，环境污染加剧，大气中粉尘含量呈上升之势，通过对线路绝缘部位表面的盐密测试，表明大部分区域积污量在加大，对输配电设备的防污闪又有了更高的要求。

开关台区等处是线路故障多诱发点，然而由于技术经济原因，要大幅度提高电力线路的绝缘水平较为困难，玻璃钢绝缘横担采用高强度复合材料为主的，应用热固性型材挤压成型，强度高，绝缘性能好，体积小，重量轻，用材省；如玻璃钢绝缘横担，有很好的绝缘性能和防污秽水平，具有良好的介电性能和较高的机械强度；为带电作业赢得更多的空间；加宽线路走廊通道并具有辅助防雷功能；无铁质和涡流损耗；若将其用作于跌落式溶断器横担，避雷器横担则可显著增加闪络路径，从而大幅度提高线路的耐雷水平，减低线路的建弧率而基本避免了雷击断线闪烁跳闸等事故的发生，为大大增加经济效益和社会效益。

5、架空线路绝缘线路上建议使用的新设备

10kV架空绝缘线路防雷防新产品选用

在绝缘线路防雷击的防护方面，有防雷支柱绝缘子和防弧线夹及防雷验电接地环是比较经济好用的。据了解，这些产品运用于绝缘配网的综合防雷，已取得了良好效果。

5.1 加装防雷支柱绝缘子

预防办法一是加装防雷支柱绝缘子，根据了解是目前较为新型的组合式结构的二合一产品，其绝缘子有较好的绝缘性能和防污秽水平，可适用于10KV架空电力线路中绝缘和支持导线用，而且还具有防止10KV架空导线雷击断线的保护功能。安装施工较为方便可靠，减轻操作人员的劳动强度。由于把支柱绝缘子和防弧金具合二为一等电位后，不受环网供电负荷侧（背离电源侧）影响，使线路简洁美观并降低了造价。

防雷支柱绝缘子防止雷击断线的主要作用在于：

5.1.1过保护型金具将导线围绕起来形成厚实的部体，以防止短路电弧根部的燃烧效应。闪络时，电弧在金具的引弧棒和下钢脚的消弧头之间燃烧。

5.1.2防雷支柱绝缘子装线端上的铝合金圆柱体金具作为放电的一个电极，同时均匀电场，提高闪络电压。

5.1.3在金具上加装的压板可保护和固定导线，并使导线不外露。因引弧棒设计绕开伞裙并调至最佳放电间隙，放电效果更好并防止烧坏绝缘子伞裙，使防雷支柱绝缘子免维护能力提高到5次左右以减少巡线维护检修费用。

5.2 防弧线夹的使用

防弧线夹是一种比较新型结构的产品，其主要安装在线路绝缘子的负荷侧，具有防止10KV架空绝缘导线雷击断线的保护功能。安装在线路绝缘子的负荷侧，安装施工方便，成本廉价是老线路加装防雷装置比较经济产品。而环网供电的线路则需二侧安装造成工程及费用增加和线路不简洁，且易移位影响放电间隙。建议在老线路上须考虑线路成本低廉一些的局部雷灾不很重的线路上使用本产品。

5.3 防雷验电接地环

防雷验电接地环是一种安装在线路绝缘子负荷侧，专门用于防止10KV架空绝缘导线雷击断线及雷击跳闸等保护功能，以及用于检修施工时的验电和临时接地装置的二合一产品。本产品安装在线路绝缘子的负荷侧，安装施工方便，成本廉价是老线路加装防雷装置比较经济产品。而环网供电的线路则需二侧安装造成工程及费用增加和线路不简洁，且易移位影响放电间隙。建议在老线路上须加装验电接地装置的线路使用本产品。

6 总结

10kV架空绝缘线路发生雷击故障对线路设备和配电网的安全、经济运行有较大影响，应在实践中不断总结经验，不断提高运行维护管理水平。并积极应用新材料、新技术、新设备，预防故障发生，发生后尽快查找和消除故障点，提高供电可靠性，增供扩销，减小对人身和设备的危害，从而保证电网的安全、经济和稳定运行。

参考文献：

[1]周泽存.《高电压技术》.北京：水利电力出版社，1988.

[2]宋连库 王数声 《配电线路实用技术》1986.11