10kV架空绝缘导线防雷接地若干问题分析

李树杰

（内蒙古电力集团有限责任公司鄂尔多斯电业局，内蒙古 鄂尔多斯017000）

0 引言

目前架空绝缘导线因其经济、安全和建设方便等优点，在城市10kV配电线路中得到了广泛应用，使裸导线存在的安全问题和走廊问题得到了良好的解决。但10kV架空绝缘导线在应用中有一个比较突出的问题——其雷击断线的概率较大，而我国关于10kV架空绝缘导线防雷接地的研究还比较薄弱，因此，分析该问题对于切实提高10kV架空绝缘导线的防雷水平具有十分重要的现实意义。

1 10kV架空绝缘导线的优点

相较于裸导线的完全裸露，10kV架空绝缘导线的优点十分明显：（1）10kV架空绝缘导线外增加了绝缘层，能够有效防止酸碱等物质及外来污染物对导线外部的腐蚀和氧化，其使用寿命得到了极大的延长；（2）当线路需要多回路同杆架设时，10kV架空绝缘导线的绝缘层缩小了线路相间距离，因此可以增加同杆架设导线的回路数，这对于降低线路的架设成本是非常有利的；（3）10kV架空绝缘导线比裸导线有着更为卓越的稳定性，这有助于减少维修人员的工作量，从而延长线路的检修周期；（4）在安全可靠且没有外界人为影响的前提下，可以将10kV架空绝缘导线敷设在墙壁上，这对于减少短路事故以及拓宽城市街道发挥着重要的作用。

2 10kV架空绝缘导线雷击断线的机理

遭受雷击往往会引起10kV架空绝缘导线两相或三相导线对大地发生闪络，在热应力和电磁力的作用下，相对地电弧的弧腹向负荷侧的上空漂移，两相电弧交汇容易形成相间电弧。由于电弧弧根的温度较高且燃烧通常集中在某一点，因此非常容易造成10kV架空绝缘导线整齐烧断。正是由于10kV架空绝缘导线在雷击作用下非常容易发生断线，因此才有研究者称之为：“绝缘导线，雷击必断。”

3 10kV架空绝缘导线的主要防雷措施

针对10kV架空绝缘导线容易遭受雷击而发生断线事故的问题，国内外学者展开了大量的研究。总体说来，目前国内外10kV架空绝缘导线的防雷措施主要可以归纳为表1中的两类。

表1 "!45架空绝缘导线的主要防雷措施

（1）“堵塞式”防雷措施（如采用氧化锌避雷器、线路过电压保护器及长闪络避雷器等）。此类措施主要是通过避雷器释放雷电电流或加强线路绝缘性能来达到保护线路的目的。以长闪络避雷器的使用为例，其防雷原理为：绝缘导线和U型头部间存在间隙，当10kV架空绝缘导线遭受雷击时，该间隙处率先发生击穿闪络，电流沿绝缘闪络路径移动，较长的绝缘路径就能够有效切断工频续流。

（2）“疏导式”防雷措施（如采用钳位绝缘子、穿刺式防弧金具等）。此类措施是通过特殊的电极和绝缘导线芯接触引发高电位，引导工频续流电弧弧根至特殊的电极上燃烧，从而避免导线受损。以穿刺式防弧金具的使用为例，将其安装在线路绝缘子承担负荷的一侧，能够有效避免线路遭雷击受损，但使用穿刺式防弧金具要注意避免鸟类的侵袭，并且其不适用于环网供电的10kV架空绝缘导线。

4 10kV架空绝缘导线防雷接地措施的优化

4.1 防雷接地装置的优化

作为10kV架空绝缘导线的重要组成部分，防雷接地装置是接地体和接地引下线的总称。防雷接地装置由自然接地体和人工接地装置构成，其冲击特性与土壤电阻率、雷电流参数、防雷接地装置的埋深和结构尺寸等有关。对于10kV架空绝缘导线而言，其防雷接地装置的优化可以从如下方面着手：

（1）对防雷接地装置进行结构改造。很多10kV架空绝缘导线的防雷接地装置采用普通方式配置，此种方式下维修人员工作量比较大，且难以及时发现防雷接地装置存在的问题，因此可以将其改造为可监测接地装置。

（2）使用新型接地材料。目前我国多数10kV架空绝缘导线的接地体都采用普通钢材（没有任何防护处理），这使其使用寿命普遍偏短，电力企业需要定期进行更换。针对此种现象，我们应积极探索新型接地材料（如铜包钢、渗铝钢材），切实提高接地体的使用寿命和可靠性。

（3）使用垂直接地极。在高土壤电阻率地区，为了改善表面干燥土壤接地不良的问题，可以在杆塔附近布置垂直接地极（垂直接地极的间距控制在4～6m范围内）。

4.2 自动重合闸装置的选择性投运

自动重合闸装置在输电线路中运用有一个显著的缺陷，如果输电线路发生的是永久性故障，那么自动重合闸的投运会扩大故障范围。由于10kV架空绝缘导线发生的多为瞬时性故障，因此在10kV架空绝缘导线中投运自动重合闸装置，能够有效降低雷击造成的破坏，并迅速排除雷击造成的瞬时性故障，切实提高线路的供电可靠性。

4.3 避雷线的架设

避雷线通过金属线夹和杆塔的接地系统进行良好连接，因此在10kV架空绝缘导线遭受雷击时，可以充分发挥引雷作用而避免断线事故的发生。在架设避雷线的过程中，应将其敷设在10kV架空绝缘导线上，让其发挥主要保护作用。影响10kV架空绝缘导线耐雷水平的一个重要因素就是保护角，因此避雷线采用小保护角有利于线路的保护。目前，减小避雷线保护角的方法主要有如下几种：（1）增加10kV架空绝缘导线和避雷线间的距离；（2）增加10kV架空绝缘导线挂线点的绝缘子串片数，降低导线高度；（3）增大避雷线横担的宽度，或者在规定范围内减小10kV架空绝缘导线的横担宽度。

对于新建的10kV架空绝缘导线，只需重新设计杆塔就可达到减小避雷线保护角的目的，施工成本低且难度较小，总体经济性较高；对于老旧的10kV架空绝缘导线，减小避雷线保护角需要进行较大的改造工程（一般要停电后对杆塔结构进行改造），因此施工成本较高且难度较大，总体经济性不高。

4.4 雷电定位系统的应用

雷电定位系统通过闪电定位仪及时跟踪空中雷电的形成、发展，来实现对闪电信号的精准定位，因此将其应用于10kV架空绝缘导线的防雷接地中，能获得极大的应用价值。雷电定位系统由副站、通信线路、位置分析器和显示终端等构成，其中副站用于测定闪电方位、强度及到达本站的精准时间，然后经通信线路传送至位置分析器；位置分析器对副站传来的信息进行分析和处理，求出闪电位置的经纬度；显示终端将闪电的定位等信息在屏幕上进行显示，还提供闪电定位图和雷达回波图的对比，从而帮助用户准确判断雷电的运动、发展或消失过程。

5 结语

综上所述，10kV架空绝缘导线非常容易发生雷击断线事故，这会给电力企业造成巨大的经济损失，同时也会影响居民的正常生产和生活用电，故研究10kV架空绝缘导线的防雷接地措施是避免雷击断线频繁发生的重要途径。本文在阐述10kV架空绝缘导线雷击断线机理的基础上，从防雷接地装置的优化、自动重合闸装置的投运、避雷线的架设、雷电定位系统的应用等几个方面着手，提出了优化10kV架空绝缘导线防雷接地的几点建议，以期为提高10kV架空绝缘导线的耐雷水平提供一些有益的参考和借鉴。

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