10kV架空绝缘导线和避雷器雷击故障分析及防护对策

林嘉伟（广东电网有限责任公司珠海供电局，广东珠海，51900）

10kV架空绝缘导线和避雷器雷击故障分析及防护对策

林嘉伟
（广东电网有限责任公司珠海供电局，广东珠海，51900）

随着赎回的发展，人们对电力的需求不断增加，对电力资源的要求也在不断地提高，为此，一些企业为解决电力运行中的问题，保证电力安全稳定的传送，就在10KV的架空线的架设过程中采用绝缘导线或者安装避雷器，但这依旧会受雷击的影响，并产生一些故障，给电网供电带来麻烦，本文就对雷击故障进行分析，并给于一定的防护建议，提高我国的供电质量。

绝缘导线；避雷器；雷击故障；防护

众所周知，在电力系统中输电线路就好比是人的血脉，它将发电厂产生的电能输送到各方，构成供配电网络，由于输电线路的特点，所以其很容易受到雷击，引起线路和设备的损坏，带来重大损失。因此分析防雷措施显得尤为重要。

珠海，是广东的一个雷击高发区，自2011年来，发生雷击灾害的最少有58起，被媒体报告的雷击事故有17起，一年平均有62天的雷暴日，接近六分之一的时间，雷暴多发是在4到9月，其中8月份的雷暴日最多。珠海特殊的地理气候，架空线路遭受雷击的可能性非常高，特别是10KV输电线路受雷击后更容易受损，造成电力网络的瘫痪，下面开始探讨10KV架空绝缘导线和避雷器雷击故障分析及防护对策。

1 架空绝缘导线雷击故障机理

不同的地区和电压等级的输电线路的耐雷水平不同，架空线路所受雷击的方式有4种可能，分别是雷击塔顶、雷击避雷线、雷击导线、雷击线路附近地面。这4种情况又可概括为两类，感应雷过电压和直击雷过电压。10KV架空线路中，由感应雷雷击故障占绝大部分，感应雷放电电流的大小在千安以下，但感应电压的过电压值超过200kV。如此高的过电压值对10KV架空线路来说是致命的，这样会引起线路的绝缘闪络，甚至是绝缘导线断线。

雷击时，输电线路之间，输电线路与地之间都会产生电弧，但雷击绝缘导线与雷击裸导线所产生的电弧特性不一样，它们对导线的破坏程度也不一样。当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时，由电磁感应定律我们可知，雷击引起的感应短路电流在电磁力的作用下，它的方向与电源方向相反，同时有各种保护的存在，在一定时间后，保护动作，切断电弧。导线是电弧弧根的附着点，不断向前运动，以此同时受热应力的作用不断向空中飘浮。可以看出，电弧弧根的温度是最高的，对导线的损坏程度最明显，其余地方温度相对较低，对导线损坏能力比较有限，一般不会烧损导体。我们还可以得出一个结论就是电弧的弧根是沿导线运动的，电弧难以聚集，所以难以使导线集中被烧损，从而不容易引起导线断线。

而当直击雷或感应雷过电压作用于绝缘导线时所发生的情况则会大为不妙， 若雷电过电压的幅值很高时，导线的绝缘层和绝缘子将会遭到同时击穿和闪络。这时产生的电弧的电流很大而且作用时间也很短，导线绝缘层会被击穿呈一针孔状，不会烧断导线。但是，当雷电过电压闪络，特别是相与相之间闪络，会使电流瞬间上升到几千安培，电弧能量急剧增加。此时，由于架空绝缘导线绝缘层的存在，会阻碍电弧沿导线运动，影响电弧能量的释放。高温弧根只能被固定在绝缘层的击穿点，使导线和绝缘层的温度不断升高直至燃烧。虽然有各种保护元件，但短路电流太大，即使将继电器动作时间调整到最小，导线也会在断路器动作之前烧断，这就是为什么绝缘导线在遭受雷击后断线的原因。

根据以上分析可以看出，雷击架空绝缘导线的危害巨大，为此我们必须采取必要措施使架空线路受雷击损害的程度减到最小。规划好架空绝缘导线之间的间隔，安装有效的避雷装置，同时做好灭弧措施，使导线温度尽快下降等。

2 防止10KV架空绝缘导线雷击故障的有效措施

2.1 防止架空线路雷击后引起绝缘闪络

架空线路输电需要塔杆作为支撑，当雷击绝缘导线时，可能使塔杆的电位升高，原来接地的塔杆具有了高电位，很可能向导线放电，这样过电压就会加到导线上，这种现象我们称之为绝缘闪络。发生绝缘闪络概率的大小与线路的耐雷水平有关，线路耐雷水平越好，发生绝缘闪络的可能性就越小。因此，我们可以得出，降低塔杆的接地电阻，增大耦合系数同时使绝缘性变好，安装避雷器等都能减少架空绝缘导线发生闪络。

2.2 安装架空地线

当发生雷击时，雷击所产生的电流通过疏导的方法，使其不作用于各相电路上，我们可以在采用绝缘导线的10kV架空线路上安装架空地线，将雷击产生的短路电流通过地线引入大地。这样就可以使雷击过电压的幅值大大降低，从而达到保护架空绝缘导线的目的。这样的方法对架空地线是有具体参数要求的，应根据当地的气候地理环境和实际输电电压等级，根据国家标准设计。采用架空地线防雷击也有一定的局限性，当发生雷击时，导线只感应过电压，对于10KV的输电线路来说，雷击产生的过电压值非常高，单纯的安装架空地线对10KV绝缘线路的作用不明显。安装架空地线的方法对架空线路的绝缘水平要求很高，同时也需要在电压等级比较高的情况下，如110KV以上架空线路。如前面分析的绝缘闪络现象可知，当雷击发生之后，由于10KV架空绝缘导线的绝缘水平较低，会出现反击闪络的现象，并导致架空绝缘导线的工频出现续流，架空绝缘导线很容易被烧断。从历年的统计数据可以看出，各地10kV架空绝缘导线遭受直接雷击的可能性比遭受感应雷的可能性要小，大部分雷击架空线路损坏都是由于感应雷引起的，因此，在遭受直击雷比较频繁的地方才适合用安装架空地线这一防雷措施。

2.3 安装氧化锌避雷器

避雷器的作用是专门限制线路上雷击过电压或操作过电压，它实质上是一个放电器，它与被保护的设备并联，当雷击后产生过电压时，避雷器就会动作，进行放电，从而使绝缘架空线路上的过电压降下来，保护导线。

市面上有各种类型的避雷器，其中氧化锌避雷器以其通流容量大、结构简单、造价低廉等优点成为避雷器的主流。氧化锌避雷器有极好的保护性能，正常工作电压时，线路中流过避雷器的电流极小，不会有太大的损耗，当电压过高时，避雷器的电阻就会变小，释放出过电压的能量，从而起到保护作用。并且其有较好的特性，能快速切断工频续流，重复动作能力强，在10KV架空绝缘线路上安装氧化锌避雷器对防雷有较好的作用。

2.4 安装过电压保护器

过电压保护器对过电压有较好的削减作用，一般安装在导线的绝缘子上，特性比较好。对雷击过电压有明显的保护作用，但其成本相对较高，必须综合考虑。

3 结束语

10KV架空绝缘线路和避雷器在生产生活中占了很重要的一部分，雷击现象又是自然界中不可避免的。如何做好防雷措施，保证架空线路的安全，使电力系统稳定运行是不可回避的问题。架空线路主要遭受的雷击有直击雷和感应雷，其中大部分是感应雷，它会使绝缘架空线路过电压，特别对10KV以下的线路危害尤为严重。我们必须采取有效措施减少因为雷击而产生的损失，如安装架空地线、安装避雷器、安装过电压保护器等。各种措施应灵活使用，更要因地制宜，针对不同的环境根据国家行业标准进行防雷保护，还要考虑到经济性和可操作性。

［1］张广平.10kV 架空绝缘导线和避雷器雷击故障分析及防护对策［J］.技术与市场，2010，（12）.

［2］贾刘林，贾银军，王强，等.山区10kV架空配电线路防雷技术的应用与研究［ J ］.科技致富向导，2012，（10）.

［3］张鑫，邓鹏，徐鹏，等.10kV 架空绝缘导线雷击断线原因机理分析及防护措施［J］.电瓷避雷器，2012，（1）.

［4］洪福庆.10kV 架空绝缘导线雷电断线防护措施应用研究［J］.大科技·科技天地，2010，（5）.

［5］中国电力科学研究院， 10 千伏架空绝缘导线雷击断线防护措施研究 ［R］，1999.

Failure analysis and Protection Countermeasures of 10kV overhead insulated wire and lightning arrester

Lin Jiawei
（Guangdong Power Supply Bureau Zhuhai Power Supply Bureau，Zhuhai Guangdong，519000）

With the development of redemption and increasing demand for electricity，power resources also constantly improve.Therefore， some enterprises in order to solve the problems in the operation of power to ensure the safety and stability of the power transmission，is in 10kV overhead lines during the erection of the insulated conductor or install lightning arrester，but it will still be struck by lightning effects，and produce some fault，to power supply trouble，in this paper， the lightning fault analysis and give some protective suggestions，in order to improve the quality of power supply in our country.

insulated wire；arrester；lightning fault；protection