10 k V架空绝缘导线防雷保护措施研究

姜训智

（国网沈阳市东陵区供电公司，辽宁 沈阳110000）

0 引言

10 k V配电线路系电力系统中较长且与用户关联最为密切的电压等级线路。众所周知，10 k V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。为了使线路供电更加可靠，防止人或物触及到导线而引发触电等事故，10 k V配电线路必须采用绝缘导线。该线路的主线路为架空绝缘导线线路，无论是与裸导线相比，还是与电缆相比，其安全性能更高，投资更小，建设更加简便。然而10 k V配电网覆盖面较广、涉及的设备数量较多且重量较大、绝缘性不高，时常发生雷击断线现象，严重的还会引发绝缘事故，所以我们必须针对雷击问题采取相应的有效预防措施。

1 绝缘导线雷击断线的机理

如果遭受雷击，过往常用的裸导线会导致线路出现闪络现象。这个时候，因为存在电磁力作用，工频续流产生的电弧会朝着导线落雷点的两侧以很快的速度移动，由于变压器和开关等设备上装有避雷装置，雷电流在经过这些设备时会很快地流向大地，那么工频电流还未烧断导线时就会跳闸，因此断线事故少有发生。而遭受雷击的若是绝缘导线，则截然不同，雷电过电压而导致绝缘子发生闪络现象，同时绝缘层会被击破，但击点周边的绝缘物对电弧的移动具有一定的阻碍作用，所以电弧的燃烧只可在击点进行。工频电弧电流高达几千安，全集中于击点上，断路器还未跳闸时就迅速熔断导线。

2 10 kV架空绝缘导线防雷保护措施

应根据当地过往线路运行经验和技术经济实际情况，采取相应的有效措施，尽可能地将10 k V线路雷击跳闸现象出现的频率降到最低，加强线路抗雷击性能，缩小事故影响面。以下为防雷的几项主要措施：

2.1 架设架空避雷线

架空避雷线具有屏蔽作用，可用于输电线路的保护，该方法无需进行维护，效果比较理想，但不足的是所需费用比较高，且防绕击能力较弱，线路容易被反击。

2.2 设计玻璃钢绝缘横担

雷击闪络主要是由过电压值与线路绝缘水平所决定的，经研究发现，雷击产生的电弧强弱与闪络路径上的电场梯度有关，梯度越小的电弧越小，所以加强PS－15绝缘子的绝缘性能可在很大程度上降低雷击闪络率，就算产生雷击闪络现象，电弧也会减弱很多。但是因为技术经济的问题，要使支柱绝缘子的绝缘性能有很大的提升难度很大，玻璃钢熔丝横担（图1）在上海被广泛应用，不管是机械强度还是绝缘性能都非常不错。如果将其作为支柱绝缘子横担，那么闪络路径会有大幅度的增加，进而线路的抗雷能力也会有很大提升，线路建弧率也会有所降低，这样就能有效防止雷击断线情况的发生。

图1 玻璃钢熔丝横担

2.3 设计保护型绝缘间隙横担

虽然使用玻璃钢绝缘横担可使线路雷击跳闸及断线等事故率降低，但绝缘水平过高可能会导致雷电流向其他设备流入，从而损坏其他设备，为此，我们将保护型绝缘间隙横担应用于该线路中，以为强雷击产生的雷电流提供一个释放途径。保护型绝缘间隙横担由3个部分组成，即火花放电间隙、非线性电阻限流元件以及玻璃钢绝缘横担。火花放电间隙对雷电过电压幅值具有一定的限制作用，架空线绝缘闪络的位置可通过调整放电间隙来控制。限流元件可很快地将工频续流截断，从而对架空绝缘导线起到保护作用。当限流元件所遭受的雷击强度超过自身承受范围时，玻璃钢绝缘横担可起到避雷保护作用，这样可防止产生工频续流。

2.4 设计保护型金具柱式绝缘子

保护型金具柱式绝缘子在防雷击断线方面的作用主要有：（1）延长绝缘子的放电距离，以使线路雷击闪络率降低。

（2）导线缠绕着保护型金具，这样厚实部件就形成了，从而短路电弧根部就不容易产生燃烧效应。一旦出现闪络，电弧燃烧部位就在保护型金具厚实部分，而导线不会受到损伤。

2.5 低压电网的防雷

低压用电线路绝缘性较差，发生事故的频率最高。所以，低压电网的防雷问题不容忽视。我们将穿刺型无间隙氧化锌避雷器安装在变压器出口部位的电缆定位支架上，可有效防雷。

2.6 应用穿刺式防弧金具

穿刺式防弧金具安装部位为绝缘子周边负荷一边的绝缘导线上，若雷电过电压数值过高，闪絡会在金具穿刺电极与接地电极之间产生，短路通道也就生成了，金具上接续的工频电弧就此燃烧，以避免导线被烧毁。该产品较适用于单向供电的旧线路，其优点是便于安装且成本较低，对于环网供电线路而言，不仅不便于安装，成本也高一些，且线路较为复杂。

2.7 设计长闪络避雷器（LFA）

经研究发现，假设中性点间接接地的配电系统线路的工作电压为U，闪络路径长度为L，那么雷电闪络变成工频续流的可能性也会随着U／L值的减小而减小。因此，采用长闪络避雷器的提案也就出现了。

2.8 增加局部绝缘层的厚度

通过对众多绝缘导线的雷击断线事故的调查与分析发现，它们都有一个共同点，即断线部位与绝缘子之间的距离几乎都在10～30 c m之间，若在该范围内加厚绝缘层，也可起到保护作用。但在实际操作中，该方法难以实现，所以该方法并未被采纳。

2.9 安装外间隙避雷器

与输电线路相比，配电线路需要保护的面更广，所以使配电线路雷击事故完全消除的可能性非常小。因为以前的无间隙避雷器长期工作于工频电压下，所以避雷器出现故障的频率比较高，而且其使用寿命也不长，从而无法保证配电线路的正常供电。目前，外间隙避雷器已被广泛应用于实际工作中，它是由外间隙与氧化锌避雷器构成的。在线路运行正常的情况下，与外间隙串联使用可实现有效隔离，使避雷器免受持续的工频电压，就算避雷器受损，线路也不会出现接地现象。这个时候，只有在避雷器所受雷击过电压达到一定值的时候，避雷器才会运行，所以外间隙避雷器无论是在可靠性还是防雷性能方面都具有一定的优势，可加强线路运行的安全性。

3 防雷措施的综合应用

由于本市近期雷电活动较多，而10 k V配电线路绝缘水平又较低，在市区电力公司的管理区域内，我们就以上措施进行了相应的防雷改造，改造原则如下：

（1）对于较为空旷的区域，将避雷线安装于原电杆上，防止直击雷的袭击。

（2）将原PS－15绝缘子替换为绝缘导线保护型绝缘子，从而使雷电冲放电压增大，同时使工频建弧率减小。另外，当发生闪络时，使电弧向绝缘子金具靠近可更好地散热，进而保护绝缘导线免受损坏。

（3）将线路重点部位的铁横担替换为玻璃钢绝缘横担，从而提高绝缘水平。

（4）将保护型绝缘间隙横担安装在线路上的重点设备部位，其功能包括对闪络位置进行调整、释放雷电流以及保护周边的设备等，在配电线路中可以起到良好的防雷效果。

（5）将耐张线夹型号替换为NXL型，避免直击雷与过电压所导致的断线现象。

采取了一系列的防雷改造措施后，该10 k V配电线路的防雷水平有了很大提高。例如，某线路未进行防雷改造时出现过雷击断线现象，而改造后已经有2年未出现该问题。这也表明了我们的防雷措施十分有效。现在我们准备扩大这些措施的应用范围，以使设备稳定供电。

4 结语

对于输电线路维护工作人员来说，加强10 k V输电线路的可靠运行，使雷击断线及跳闸事故降到最低是其最为重要的任务。对于雷击频发的地区，更应结合实际情况而采取相应的防雷措施。要注意的是，截止到现在，用于线路防雷计算的许多依据并非完全正确，且不够全面，通过推论所得的部分计算结果只能作为评价防雷能力强弱的一个标准，而线路维护与相关经验的积累与总结才是重点。

［1］王新雨.10 k V架空绝缘导线的防雷措施探讨［J］.科技资讯，2009（23）

［2］黄清社，徐奔，彭利强，等.10 k V架空绝缘导线防雷保护的措施研究［J］.高压电器，2010（12）