农村配网10KV架空绝缘线路雷击断线原因分析及防护措施*

宋先勇

（湖南省电力公司岳阳临湘电力局，湖南 岳阳 414300）

1 概述

近年来随着农网改造的启动，农村配网逐步采用绝缘导线，导线的防雷击问题一直是人们关注的焦点［1－4］.绝缘导线是以耐候型绝缘材料作外包绝缘的用于户外架空敷设的导线，绝缘导线有许多优点.

1.1 提高供电的可靠性和电压质量

与裸导线相比，绝缘导线具有优越的绝缘性能，有效防止因外来物体引起的相间短路，有利于减少同杆架设线路因作业而停电的次数，减少了因检修而停电的时间，提高线路安全供电的可靠率.导线能通过狭小通道，有利于高压导线直接深入负荷中心，减小了低压线路的供电半径，提高电压质量.

1.2 简化杆塔结构

可以减小线路相间的距离，降低线路支持件的绝缘要求，能增加同杆线路的回路数，可沿墙敷设，节约了线路材料.

1.3 解决树线矛盾

有利于减少线下树木的修剪量，也适合在林场架设，解决了树线之间的矛盾，有利于环境保护.

虽然绝缘导线具有较多优点，然而，使用绝缘导线以来，雷击断线事故经常发生，是运行单位遇见的常见问题.截止2011年8月，临湘市农村配网10KV绝缘线路112KM，发生雷击断线的事故呈上升趋势.2000－2010年间，临湘共发生29次雷击断线事故，其中2010年共发生7次雷击断线事故.10KV绝缘导线雷击断线事故已严重威胁到农村配网运行安全，威胁人身安全，造成巨大财产经济损失.统计表明，县城内因建筑物屏蔽及配变等电气设备，有防雷接地措施，则事故数相对较少；在城郊结合部或农村空旷处较多，因此解决农村配网10KV绝缘线路雷击断线是我们急需解决的重要问题.

2 架空绝缘导线雷击断线原因

雷击过电压分为直击雷和感应雷.雷击线路但不至于引起绝缘闪络的最大雷电流峰值（KA）称为线路的耐雷水平.雷电流峰值I（kA）的概率曲线可由公式lgP=－I/108表示，P是峰值等于或大于I的雷电流出现的概率.例如，峰值大于50kA的概率33；，概率为50；的雷电流，等于或超过32.5kA.线路年平均受雷击次数N=γhT，这里h为线路平均高度，参考取h=10米，γ为地面落雷密度，参考取γ=0.015/km2，T为年平均雷电日，超过40为多雷区，不足15为少雷区，参考取T=40（近三年，临湘县年平均雷击次数为49），则N=6次/100km·年.配电线路耐雷击水平很低，对于裸导线，如果直击雷或感应雷过电压，引起绝缘子闪络，在电动力的作用下，工频短路电流电弧沿着导线滑动，在工频续流烧断导线或损坏绝缘子之前，将会引起断路器动作，从而切断电弧，不会严重烧伤导线.而绝缘导线则不同，雷电过电压时，绝缘子因闪络而击穿导线绝缘层，绝缘层被击穿后呈现针孔状，冲击闪络转为工频电弧，由于周围受到绝缘的阻隔，弧根只在针孔处燃烧，从而在极短的时间内，断路器还没来得及动作，导线就会被整齐地烧断.所以，架空绝缘导线雷击断线事故率明显高于裸导线.

在城区因高楼等建筑屏蔽，雷击机率较少，而农村空旷处相对较多，特别是农村变电站出线1KM内，常无配变、断路器等电气设备，也无相应的附属的防雷接地设施，雷击断线几率更高.

架空绝缘导线在运行中，也有非雷击造成断线的情况，如因破皮后无防水措施导致进水，腐蚀导线，水分聚集在弧垂处，导致电场畸变，加快绝缘层的电化腐蚀，最终形成腐蚀断线事故，这类断线原因与雷击造成的断线完全不同.

由上述分析可知，为减少雷击断线事故，应及时采用切断雷电流引起的工频续流.

3 绝缘导线雷击断线的防范措施

绝缘导线由于其导线外层绝缘良好，又采用绝缘金具敷设，遭受雷击往往会发生在导线的绝缘薄弱点对地闪络而引起断线事故.因而，可采取人为指定绝缘薄弱点的方法来防止意外闪络.总体来讲，主要的防范措施有“疏导”和“堵塞”两种.疏导是指将绝缘子附近的绝缘导线局部裸线化，使其工频电弧的弧根转移，或者在固定特制的金具上燃烧，从而保护导线，避免烧伤.疏导方式操作简单、投资少，但由于局部裸露，存在密封和绝缘等缺陷，即存在腐蚀断线的隐患；此外，线夹装置也存在抗震性能差等问题.当线路受外力或外来物体短接干扰时，常发生故障.堵塞是指阻止雷击闪络后工频续流起弧.

为了降低的雷击断线事故率，常在线路中装设防雷击设备加以预防，具体如下：

3.1 架空避雷线

对于空旷地区，在架空线路中，同杆架设架空避雷线，防止配电架空绝缘线路感应过电压，此方案一般用在投资较大的输电线路中，主要用于防直击雷击断线.然而，由于配电线路设计时，绝缘标准较低，耐雷击能力较弱，当雷击中架空避雷线时，反而容易造成反击闪络，导致工频续流熔断绝缘导线.而且杆塔要加高，投资大，效果差，应用价值不大.

3.2 加装防雷支柱绝缘子

加装防雷支柱绝缘子是“疏导”方式，在绝缘子固定处将绝缘层剥离，绝缘导线与绝缘子上部金具紧密电连接，绝缘子上部放电金具用于雷电闪络路径和固定工频电弧烧灼点，绝缘子下部有引弧版.当雷电过电压闪络后，工频短路电流在绝缘子上部放电金具与下端引弧板之间燃烧，放电金具保护了导线免受损伤.放电金具上加绝缘罩，绝缘罩与放电金具间留有间隙作放电通道.剥离的导线裸露部分与绝缘层之间加防水绝缘胶带起密封和防水作用，绝缘罩两端用防水胶带固定.这种改造需每基更换绝缘子，投资大，施工复杂，效果好，但存在导线裸露部分进水腐蚀断线隐患.如图1所示.

图1 加装防雷支柱绝缘子绝缘导线示意图

3.3 加装直联氧化锌避雷器

氧化锌避雷器具有较好的非线性电阻特性和快速阻断工频续流的特性，将它加到线路中，有利于限制雷电过电压，防雷击效果较好.但由于它的保护范围小，只能保护本基杆塔，杆塔铁横担接地，接地电阻小于10欧.加装直联氧化锌避雷器必须破开绝缘层，从而会引起绝缘导线芯进水，导致避雷器导线发生电化学反应，腐蚀断线.由于氧化锌避雷器长期受到工频电压的作用，并且偶尔受到雷电过电压和工频续流的影响，避雷器容易发生老化，故障很多，影响供电可靠性.

每基杆塔都改造，投资大，效果较好，但可能存在腐蚀断线和避雷器老化隐患增加运行事故发生率.如图2所示.

图2 加装直联氧化锌避雷器绝缘导线示意图

3.4 加装带间隙的氧化锌避雷器

带间隙的氧化锌避雷器主要利用外间隙，形成氧化锌限流元件的对外放电间隙，若线路因雷电过电压，雷电流经氧化锌限流元件的对外放电间隙释放，工频续流则被氧化锌限流元件截断，有效的避免了架空绝缘线路雷击断线故障的发生.带间隙的氧化锌避雷器通过空气间隙与导线连接，当雷电流作用时，承受工频电压的作用.因为受到不锈钢引流环串联间隙的隔离作用，即使限流元件电阻片出现劣化，也不至于影响线路的正常运行，具有可靠性高、运行寿命长等优点.为保证正常运行电压和操作电压绝缘导线不闪络，雷击时串联间隙可靠击穿，串联间隙距离选为100±5mm，杆塔接地电阻应小于10欧.县城市区线路周围有遮挡区域可不改造，电气设备附带有防雷接地装置的杆塔也可不改造，其余绝缘线路每三基改造一基，投资小，效果好.

2011年3月我局对雷电断线事故较多的4条农村架空绝缘线路采用加装带间隙的氧化锌避雷器的措施后，在3－9月雷雨季节均未发生雷击断线事故了.2条线路采用加装直联避雷器的措施，雷雨季节除发生1次避雷器烧坏造成接地故障外，也未发生雷击断线事故.如图3所示.

图3 加装带间隙的氧化锌避雷器绝缘导线示意图

4结论

本文对架空绝缘导线的雷击断线原因进行分析，得到防范雷击断线主要措施是及时切断雷电流而引起的工频续流.而采用加装直联氧化锌避雷器和加装带间隙的氧化锌避雷器可有效切断雷电流引起的工频续流，防止线路雷击跳闸和断线，两种方式均取得了很好的保护运行效果.经过综合比较，发现采用加装带间隙的氧化锌避雷器具有更高的运行可靠性，更好的经济性，这是目前主要的防范措施.

［1］何福初，梅晶，崔洪刚.10KV架空绝缘导线雷击断线的防治措施［J］.湖北电力，2010，34（1）：52～56.

［2］陈维江，沈海滨，陈秀娟等.10KV配电网架空绝缘导线雷击断线防护［J］.电网技术，2007，31（22）：34～38.

［3］袁力，史智萍，于丽楠.10KV架空绝缘导线雷击断线防护措施应用与研究［J］.华北电力技术.2007，（1），18 ～19.

［4］唐兴祚.高电压技术［M］.重庆：重庆大学出版社，1991.