冀中油田6kV 架空绝缘线路防雷技术措施

李仲昌(华北油田公司第五采油厂，河北 辛集 052360)

1 架空绝缘线路运行现状分析

1.1 架空绝缘导线的优点

架空绝缘导线和普通裸导线相比，提高了供配电系统的安全可靠性，降低了故障率，减少了人身触电伤亡危险，减少了安全隐患，适宜在多树木、重污染、多鸟害等地区使用。绝缘导线可以防止外物引起的相间短路，减少共杆线路作业时的停电次数，减少维护工作量，提高了线路的供电效率。绝缘架空导线与架空裸铝线相比较，节约了架空线路所占用的空间，缩小了线路走廊，支持了城乡的绿化工作，减少了线路沿线树木的砍伐与修剪量。绝缘线路电抗约为普通裸导线路电抗的1/3，降低了电压损失，节约了线路电能损失。提高了导线的抗氧化率，因而相应提高线路的使用寿命和配电可靠性。降低了对线路支持件的绝缘要求，提高同杆线路回路数，提高了线路利用率。由于线路技术状况的提高，减少了维护、维修工作量，延长了检修周期，减少了因检修而停电的时间。

1.2 架空绝缘导线的缺点

高压绝缘架空线的允许载流量比裸导线小，由于导线外部加了绝缘塑料层，致使导线的散热变差，因此架空绝缘导线选取导线线径横截面积时，截面积要比平时加大一个等级。高压绝缘架空线的线径一般较大，又加上塑料外皮，线径比同型截面钢芯铝绞线大，重量较重，对横担，电杆的承压，抗拉性都比裸铝线路要求更严格，必须提高等级。绝缘导线虽然有诸多优点，但单位造价高于裸导线，经济型相对较差。架空绝缘线路与裸导线相比，发生断线事故时，由于导线外部有绝缘层，落地后不能引起断路器跳闸，在断口处电流燃弧使绝缘皮燃烧，严重威胁电网的安全可靠运行，甚至致人伤亡。

1.3 架空绝缘线路雷击断线原因分析

采用架空绝缘导线雷击绝缘导线时，雷电过电压首先击穿绝缘层进而引起绝缘子闪络，被击穿的绝缘层呈针孔状，接续的工频短路电流电弧受周围绝缘层的阻凝，弧根只能在针孔处燃烧，在极短时间内使导线被整齐的烧断。在采用架空裸导线时，雷电过电压引起绝缘子闪络雷电过电压引起闪络，进而形成工频续流电弧，在电磁力作用下沿着导线向背离电源方向移动，不会严重烧伤导线。

2 冀中油田6kV架空绝缘线路防雷必要性

6kV 配电网是油田企业电力系统重要组成部分，油气生产属于全天候连续生产，对供电可靠性的要求很高，雷击造成一次瞬间停电可能只有几秒钟的时间，但是油井全面恢复生产需要几天甚至更长的时间，严重时可能还会造成泵卡、死井等次生事故。

3 架空绝缘线路防雷规程

3.1 架空线路有关防雷设计规程

现行《10kV 及以下架空配电线路设计技术规程》(DL/T 5220—2005)涉及了防雷的有关内容，“ 1-10kV 配电线路当采用绝缘导线时，宜有防雷措施，防雷措施应根据当地雷电活动情况和实际运行经验确定”。对线路的防雷措施仍没有明确的规范要求，也只对有避雷线的线路和无避雷线的线路的接地电阻及方式进行了明确的规范，并没有规范采用避雷线和不采用避雷线的具体环境要求。

3.2 架空线路防雷技术简介

架空配电线路防雷技术主要经历了管式防雷器、碳化硅避雷器、金属氧化物避雷器。

氧化锌避雷器具有优异的伏安特性，是目前最先进防雷电器，泄漏电流只有50～150μA，在高电压条件下，电阻率骤降，电阻小、残压低，可以泄放大量雷电流，电压恢复正常范围内以后，电阻率也恢复到很高状态。而脱离式和热爆式氧化锌避雷器在雷击后可以使避雷器暂时脱离故障线路，使线路继续安全运行，减少了线路停电次数和停电时间。

4 冀中油田架空绝缘线路防雷措施

参考国内外绝缘导线防雷击断线的成功经验，结合油田6kV 架空绝缘线路的运行方式，根据绝缘导线雷击断线原理，可以将防范措施分为“堵塞”和“疏导”两种。“堵塞”方式就是阻止雷击闪络后工频续流起弧，“堵塞”方式防护效果好，但是这种方式增加了工程投资和施工难度。“疏导”方式就是将工频电弧弧根转移到特制金具上燃烧，使导线不被电弧烧伤，“疏导”的方式操作简单投资少，但局部裸露，存在密封和绝缘缺陷。

4.1 堵塞方式

增加杆塔、绝缘子或横担的绝缘等级来做到封堵，提高线路绝缘等级及耐雷水平，减低线路的建弧率而有效避免发生雷击断线事故，使工频续流有足够的时间和通道到线路避雷器处有效泄流入地。降低线路杆塔的接地电阻能有效的提高线路的耐雷水平，是一项基本的防雷措施。降低线路杆塔的接地电阻的方法主要是增加接地极的深埋和数量，对于接地电阻差的土壤采取换土和添加降阻剂等措施等。

(1)把全厂原6kV 线路运行的6kV 线路等级普通瓷质绝缘子全部升级更换为10kV 线路等级硅胶合成绝缘子。由于合成绝缘子具有少维护等瓷质绝缘子不具备的优点，保证了线路的绝缘水平.

(2)在空旷地区的线路，附近没有树木、高大建筑物的遮蔽，绝缘导线容易遭受直击雷并发生断线故障，这些区域的绝缘导线全线每200m 处安装脱离式的氧化锌避雷器，并且将接地电阻降至10Ω 以下，目前运行效果良好。

(3)在树林地区以及高大建筑和高压线路附近的线路，由于树木屏蔽作用，易发生感应雷过电压，这些地区的线路每3个杆塔安装1 组带热爆式脱离器的氧化锌避雷器，并将接地电阻降至10Ω 以下。目前该措施已在虎16 绝缘架空线路使用，效果显著。

(4)在变电站附近的线路，在变电站出线处安装无间隙氧化锌避雷器，配合热爆式脱离器使用，户外柱上开关、刀闸处双侧安装避雷器，并将接地电阻降至10Ω 以下。

4.2 疏导方式

疏导方式就是疏通泄流—即在绝缘导线杆塔上安装防雷装置，将绝缘导线高电位引至防雷装置处，并和横担、支柱绝缘子之间形成一个空气间隙，当雷击后过电压击穿空气间隙并形成固定弧根进行燃烧释放雷电过电压能量，从而保护绝缘导线。

(1)在空旷地区的线路，线路遭受直击雷的概率较大，这些区域的绝缘导线上全线安装带保护间隙的绝缘子和防弧金具，并且与继电保护装置配合，接地电阻降至10Ω 以下。目前该措施方法在我厂部分线路已经使用，效果良好。

(2)在树林地区的线路，由于树木屏蔽作用，感应雷过电压的概率很高，线路每2个杆塔安装1 组保护间隙，接地电阻降至10Ω 以下，将绝缘子升级成PS15/500 绝缘子，提高耐雷水平。

方案一线路保护措施是安装氧化锌避雷器，根据线路所在区域的地理环境和雷击的具体情况，选择不同类型的避雷器，该方案防雷效果好，但投资较大。

方案二采用的保护措施安装绝缘子并联保护间隙，在线路的特殊位置(如开关两侧)需要安装避雷器，该方案投资较小，但需要与继电保护装置配合使用。

5 结语

无间隙氧化锌避雷器的响应速度最快，防雷效果最好，对雷电过电压及其他类型的过电压都有良好的抑制作用。缺点是氧化锌元件承受工频电压，存在微小的泄漏电流，元件老化后可能会导致线路发生接地故障。

外串间隙的氧化锌避雷器的防雷效果较好，但是防雷效果和响应速度不如无间隙避雷器。串联间隙的作用是隔离工频电压，防止氧化锌元件发生老化，并且避免避雷器引发接地故障。

保护间隙的放电电压低于绝缘子的闪络电压，放电后形成的工频电弧将在保护间隙之间燃烧，电弧弧根不会烧伤绝缘导线本身，但故障线路会出现短时的失压现象。

降低接地电阻可以提高线路的耐雷水平，避雷器的接地电阻要求必须小于10 欧姆。

把“堵塞”和“疏导”型两种思想的防雷保护方法很好地结合起来，根据线路电压等级，系统运行方式、线路所经地区的地形状况，地质状况等多方面综合分析，总结已取得的经验，采取综合性的防雷措施，才能更好的达到减少线路雷击跳闸故障，提高供电可靠性的目的。