淺談10kV架空絕緣線路防雷擊問題

許云山，張代鳳

兗礦魯南化肥廠，山東滕州 277500

近年來，國內外架空絕緣線發生雷擊斷線和絕緣子擊穿的事故頻頻發生，并造成多起人身傷亡和巨大的經濟損失。筆者所在的工廠水源地供電線路改造為架空絕緣線后就多次發生雷擊斷線和跳閘事故。因此，隨著絕緣線路長度的不斷增加，雷擊斷線和絕緣子擊穿事故已經成為嚴重威脅配電線路安全運行的主要根源。如何有效地解決雷擊斷線問題，確保架空線路的安全運行，已經成為提高配電網運行水平迫切需要解決的問題。

1 雷擊斷線的機理及主要防范措施

架空絕緣線的雷擊斷線特性與架空裸導線的情況相比有明顯不同：當直擊雷或感應雷過電壓作用于架空裸導線引起絕緣子閃絡時，接續的工頻短路電流電弧在電動力的作用下沿著導線表面向背離電源方向滑動，不會集中在某一點燒灼，并在工頻續流燒斷導線或損壞絕緣子之前就會引起斷路器動作，切斷電弧，不會嚴重燒傷導線。而架空絕緣線則不同，雷電過電壓引起絕緣子閃絡并擊穿導線絕緣層時，被擊穿的絕緣層呈針孔狀，接續的工頻短路電流電弧受周圍絕緣層的阻隔，弧根只能在絕緣擊穿點燃燒，在極短的時間內導線就會被整齊地燒斷。特別是在耐張桿和盡頭桿導線的破口處，工頻續流更加容易建弧形成相間金屬性短路，造成斷線。因此，及時切斷雷電流引起的工頻續流是防止架空絕緣線雷擊斷線的根本方法。

根據架空絕緣線雷擊斷線的機理，防范的技術措施主要有“疏導”和“堵塞”兩種。所謂“疏導”就是將絕緣子附近的架空絕緣線局部裸線化，使工頻電弧弧根轉移或固定在特制金具上燃燒，從而保護導線免于燒傷。國外一般采取在絕緣子與導線聯結處剝離絕緣層安裝閃絡保護型線夾、裝防弧線夾或放電鉗位絕緣子等。所謂“堵塞”就是限制雷擊過電壓的幅值，阻止雷擊閃絡后工頻續流起弧。例如采用過電壓保護器，延長雷擊閃絡路徑、降低工頻電弧建弧率等方法。

若過電壓保護器采用氧化鋅避雷器和外間隙組合，線路正常運行時，串聯外間隙具有隔離作用，避雷器不承受持續工頻電壓，處于“休息”狀態，即使避雷器劣化損壞，也不會造成線路接地。同時，避雷器只有在一定幅值的雷擊過電壓作用下，串聯間隙動作后，避雷器本體才處于工作狀態，因此，過電壓保護器具有良好的防雷性能和可靠性，可以有效提高線路的運行水平。

2 過電壓保護器的改進

帶串聯間隙的避雷器與線路絕緣子并聯安裝，當雷擊塔桿或線路時，雷電流引起的高電位使過電壓保護器的串聯間隙動作，降低了橫擔和導線之間的電位差，確保絕緣子不發生閃絡，從而避免線路跳閘。在串聯間隙動作后，避雷器本體的殘壓遠低于絕緣子的閃絡電壓，并在雷電壓過后能自動熄滅工頻續流，保證了設備的正常運行。

2.1 避雷器的選擇

目前，在架空線路中使用的避雷器大多是復合外套氧化鋅避雷器，它具有重量輕、體積小、耐污性能好、散熱性能好等特點。根據絕緣線路的雷擊特性，氧化鋅避雷器加裝串聯間隙后，由于間隙放電存在一定的分散性，為了保證避雷器工作的可靠性，應能滿足以下技術要求：

1）具有足夠的通流能力以泄放雷電流和吸收雷電沖擊過電壓的能量；

2）為限制雷電過電壓，避雷器應與線路絕緣子有很好的絕緣配合，以保證發生雷擊時，保護線路段內或保護線路段外的絕緣子均不發生閃絡。同時，保護線段外的線路遭受雷擊時，保護線段內的絕緣子也不應發生閃絡；

3）避雷器應具有可靠切斷工頻續流的能力，保證設備正常運行；

4）避雷器本體故障時允許線路重合閘，確保線路能恢復供電；

5）避雷器本體U1mA的選取: 避雷器整體U50%放電電壓是由串聯間隙的U50%放電電壓和避雷器本體的直流U1mA 電壓共同決定的。從提高避雷器本體可靠性、減小續流、有利串聯間隙滅弧的前提考慮。

2.2 串聯間隙設計

串聯間隙的主要作用就是使避雷器本體與系統隔離，在計算串聯間隙時應考慮以下技術要求：

1）線路絕緣子與串聯間隙的絕緣配合。在雷電沖擊過電壓作用下，串聯間隙可靠動作，以達到通過避雷器吸收雷電流能量的目的，確保絕緣子不發生閃絡；

2）切斷工頻續流的能力。串聯間隙應能保證在盡可能短的時間內（1～2 工頻周期）可靠地切斷工頻續流；

3）工頻和操作過電壓耐受特性。要求在工頻和操作過電壓作用下，避雷器串聯間隙不擊穿，避雷器不動作。同時，當避雷器本體在異常情況下出現故障時，串聯間隙能可靠隔離。

2.3 過電壓保護器的安裝密度

國外的許多研究表明，過電壓保護器的安裝方式和密度對線路防雷的效果起決定性作用。過電壓保護器的密度增加，感應過電壓降低，雷擊閃絡的概率減少，要想完全避免架空絕緣線路發生雷擊事故，應該在每基桿塔的每相安裝過電壓保護器，但從投資成本和對線路的保護要求考慮，還是采用每隔一基安裝的方式，或將過電壓保護器與其它防雷措施結合使用的方式比較合理。

筆者采取以上措施對所在工廠的水源地供電線路采取措施后，3年來，沒有發生一起雷擊斷線事故，所以上述措施是實用且可靠的。

[1]譚進，張敬國，唐程.架空絕緣線路防雷擊斷線措施的分析.高電壓技術，2008(3).

[2]張成.防止架空絕緣線路雷擊斷線方案的選擇.湖北電力，2007(1).

[3]袁力，智萍，于麗楠.10kV 架空絕緣導線雷擊斷線防護措施應用與研究.華北電力技術，2007(S1).