简要分析架空绝缘导线雷击断线情况和解决对策

2014-03-28

中国新技术新产品 2014年20期

（国网泸州供电公司，四川泸州 646000）

蒯国荣

（国网泸州供电公司，四川泸州 646000）

架空绝缘导线雷击事故时有发生，严重影响着人们的生活以及生产作业，对于社会造成重大的经济损失，因此为了避免在雷雨天气架空导线导致雷击而出现断电的情况，本文对于架空绝缘导线进行全面的分析，从地势情况、安装技术、经济性的方面进行考虑，通过使用先进的措施来降低架空绝缘导线雷击断线的事故发生率。

架空绝缘导线；复合横担绝缘子；穿刺型间隙避雷器

架空绝缘导线的特点是有落体导线所不具备的安全性﹑有电缆所不具备的经济性，因此在近年来的配电网络建设过程中应用越来越广泛。然而在实际的应用过程中也爆漏了一些其他的问题，如架空绝缘导线很容易造成雷击断线的情况，因此对于配电网络的可靠稳定性均造成巨大的威胁。资料显示架空绝缘导线雷击断线的事故总发生率为96.8%，因此可以看出在所有的配电网络的事故中雷击断线是非常重要的原因之一，同时也引起了电力系统的研究人员空前的关注，并投身于优化改善以及治理等措施的研究工作之中，目前研究的成果包括防雷地线的架设﹑箝位绝缘子的应用﹑金属氧化物接闪杆和穿刺金具等。本文就对架空绝导线雷击断线的情况进行分析，同时简单介绍目前行之有效的解决措施。

一﹑绝缘导线雷击断线的发生机理

1 绝缘导线遭受雷击并发生断线的特征

经过多次的观察发现，绝缘导线的档距中央的导线遭受雷击时，断裂部位的大多数情况均位于符合测绝缘子大概300m左右的地方，而且断裂面非常平整，断面的颜色都呈现出暗亮色情况。经推断导线的断裂方式是介于脆性和韧性之间。

2 发生机理

因为当档距中央的导线遭受雷击时，雷电流的分配方式是根据两侧的线路波阻抗的情况进行的，由于工频电流会产生电磁力，因此雷电流会流经远离电源侧的杆塔位置，因次在电源一侧的导线则很容易发生雷击，从而导致短路断裂。绝缘导线表面有保护层因此即使在雷电流的作用下也不会形成氧化铝，所以当雷击过电压在相对比较容易击穿的位置进行击穿，而且会在导线的表面遗留下裂纹。在过电压击穿之后工频短路的高电流直通向塔杆顶部，但是在运行途中会遭受绝缘层的阻碍因此在击穿点发生燃烧引发导线断裂；或者工频电流会产生电磁力，到现在收到电磁力﹑自身的重力等作用力的影响，击穿点的作用力不平衡导致断裂。

二﹑雷电感应过电压和过电流值的估算

若配电导线受到雷击时，架空绝缘导线会感应出过电压，该电压的计算公式为：

上式中Ug表示的是过电压的峰值，单位v，I表示雷电的主放电电流，单位是a，hd表示的是导线和地面的距离。S表示的是雷击点和导线之间的距离。该公式需要参考的数据表格见表1和表2。

表1 10kV架空线路不同距离的雷电感应过电计算汇总

表2 10 kV架空线路不同距离处的雷电感应过电流计算汇总表

图1 穿刺型防弧金具的外形

图2 初期的环形避雷器

图3 后期的穿刺型间隙避雷器

三﹑架空绝缘导线防雷击断线的技术措施

1 架设避雷线或架空地线

研究人员从从如何降低雷击概率来进行研究，因此主要的考虑重心移向架设空地现或者架设避雷线等措施。在国际上运用该项技术比较早的要数日本，在家架空绝缘线路中安装多根避雷线，避雷线和空地现分别具有分流雷电流和耦合的作用，因此能够明显降低绝缘导线的感应过电压，降低击穿电压强度。在安装避雷线和架空地线时一定要根据具体的环境具体实施，要考虑的因素包括导线线路的树木﹑建筑物的影响，因此要设置合理的空间距离以及位置。安装架空地线和避雷线的价格相对较高，对于经济欠发达的地区一般考虑的较少。

2 安装防弧金具

从绝缘导线雷击断线的发生机理方面入手，研究人员制作一系列的防雷金具，比如防弧金具的使用，防弧金具的安装位置一般是在比较容易发生断裂的点，并且能够和铝导线保持良好的接触，如果雷击造成绝缘导线击穿时，工频电流会在防弧金具上进行燃烧，从而避免了导线的熔断。在使用防弧金具保护绝缘导线时，为了使其能够和铝线进行良好的接触，一般将绝缘层去掉，但是该种方法会将绝缘导线的结构完全破坏，防护效果不够理想。再经科研人员的不断探索，发明了一种具有穿刺功能的防弧金具，在其卡槽内部设计有小型的针状穿刺物，然后在固定时可以将绝缘层穿刺直接和铝线进行接触，因此在发生雷击是工频电流会稳定的流经防弧金具上，因此防雷击效果非常好，绝缘导线发生断线的情况明显降低。下图中则是穿刺型防弧金具的图片，该类防弧金具具有G1和G2两个放电极，在工作时如果发生雷击情况，过电压在G1的过电极上产生便会受到电磁力的作用进而转移到G2放电极上，从而避免了导线被烧断。穿刺型防弧金具的外形如图1所示。

防弧金具的主要作用是充当了雷电的击穿点，因此可以说是一种弃卒保车的防护措施，该类防护器具的优点是价格便宜，很容易实现，因此在我国的配电网络的绝缘导线应用非常广泛。但是该种防护措施还是对导线的绝缘进行了破坏，所以要定期的对安装位置的绝缘层实施修补，防止因为受潮风化脱落。

3 安装金属氧化物避雷器

金属氧化物避雷器之前主要适用于变电站的防雷措施，如今进行改进之后运用到线路防雷的作用中，架空绝缘导线中所使用的金属氧化物避雷器主要是间隙型金属氧化物，该类避雷器的特点是具有比较好的非线性富安的特性，因此如果收到雷击作用时避雷器会保护并联的绝缘子。在雷电过电压冲击之后，避雷器两端的电压会明显降低，而避雷器自身的阻抗却得到升高，从而起到了限制工频电流的作用，避免由于雷击导致断线的事故发生，如图2所示。

自刚开始引用金属养护避雷器时，工作人员会在避雷器的本体的高压部位安装一个引弧环，其作用是在引弧环和绝缘导线之间形成间隙，这样能更好的帮助方式雷击，但是在安装引弧环时没有考虑到其它因素，比如鸟类动物会在引弧环和绝缘导线之间的间隙筑巢，因此会导致绝缘子绝缘效果受到影响；同时如果避雷器本体在受到雷击作用而遭到破坏时依然不能对导线起到保护作用。经不断的实验和改善，避雷器的本体高压位置安装一个半球形的电极装置，然后在比较容易受到电击导线位置再安装一个具有间隙作用的线夹，如图3所示。