10kV架空絕緣導線防雷接地若干問題分析

李樹杰

（內蒙古電力集團有限責任公司鄂爾多斯電業局，內蒙古 鄂爾多斯017000）

0 引言

目前架空絕緣導線因其經濟、安全和建設方便等優點，在城市10kV配電線路中得到了廣泛應用，使裸導線存在的安全問題和走廊問題得到了良好的解決。但10kV架空絕緣導線在應用中有一個比較突出的問題——其雷擊斷線的概率較大，而我國關于10kV架空絕緣導線防雷接地的研究還比較薄弱，因此，分析該問題對于切實提高10kV架空絕緣導線的防雷水平具有十分重要的現實意義。

1 10kV架空絕緣導線的優點

相較于裸導線的完全裸露，10kV架空絕緣導線的優點十分明顯：（1）10kV架空絕緣導線外增加了絕緣層，能夠有效防止酸堿等物質及外來污染物對導線外部的腐蝕和氧化，其使用壽命得到了極大的延長；（2）當線路需要多回路同桿架設時，10kV架空絕緣導線的絕緣層縮小了線路相間距離，因此可以增加同桿架設導線的回路數，這對于降低線路的架設成本是非常有利的；（3）10kV架空絕緣導線比裸導線有著更為卓越的穩定性，這有助于減少維修人員的工作量，從而延長線路的檢修周期；（4）在安全可靠且沒有外界人為影響的前提下，可以將10kV架空絕緣導線敷設在墻壁上，這對于減少短路事故以及拓寬城市街道發揮著重要的作用。

2 10kV架空絕緣導線雷擊斷線的機理

遭受雷擊往往會引起10kV架空絕緣導線兩相或三相導線對大地發生閃絡，在熱應力和電磁力的作用下，相對地電弧的弧腹向負荷側的上空漂移，兩相電弧交匯容易形成相間電弧。由于電弧弧根的溫度較高且燃燒通常集中在某一點，因此非常容易造成10kV架空絕緣導線整齊燒斷。正是由于10kV架空絕緣導線在雷擊作用下非常容易發生斷線，因此才有研究者稱之為：“絕緣導線，雷擊必斷。”

3 10kV架空絕緣導線的主要防雷措施

針對10kV架空絕緣導線容易遭受雷擊而發生斷線事故的問題，國內外學者展開了大量的研究。總體說來，目前國內外10kV架空絕緣導線的防雷措施主要可以歸納為表1中的兩類。

表1 "!45架空絕緣導線的主要防雷措施

（1）“堵塞式”防雷措施（如采用氧化鋅避雷器、線路過電壓保護器及長閃絡避雷器等）。此類措施主要是通過避雷器釋放雷電電流或加強線路絕緣性能來達到保護線路的目的。以長閃絡避雷器的使用為例，其防雷原理為：絕緣導線和U型頭部間存在間隙，當10kV架空絕緣導線遭受雷擊時，該間隙處率先發生擊穿閃絡，電流沿絕緣閃絡路徑移動，較長的絕緣路徑就能夠有效切斷工頻續流。

（2）“疏導式”防雷措施（如采用鉗位絕緣子、穿刺式防弧金具等）。此類措施是通過特殊的電極和絕緣導線芯接觸引發高電位，引導工頻續流電弧弧根至特殊的電極上燃燒，從而避免導線受損。以穿刺式防弧金具的使用為例，將其安裝在線路絕緣子承擔負荷的一側，能夠有效避免線路遭雷擊受損，但使用穿刺式防弧金具要注意避免鳥類的侵襲，并且其不適用于環網供電的10kV架空絕緣導線。

4 10kV架空絕緣導線防雷接地措施的優化

4.1 防雷接地裝置的優化

作為10kV架空絕緣導線的重要組成部分，防雷接地裝置是接地體和接地引下線的總稱。防雷接地裝置由自然接地體和人工接地裝置構成，其沖擊特性與土壤電阻率、雷電流參數、防雷接地裝置的埋深和結構尺寸等有關。對于10kV架空絕緣導線而言，其防雷接地裝置的優化可以從如下方面著手：

（1）對防雷接地裝置進行結構改造。很多10kV架空絕緣導線的防雷接地裝置采用普通方式配置，此種方式下維修人員工作量比較大，且難以及時發現防雷接地裝置存在的問題，因此可以將其改造為可監測接地裝置。

（2）使用新型接地材料。目前我國多數10kV架空絕緣導線的接地體都采用普通鋼材（沒有任何防護處理），這使其使用壽命普遍偏短，電力企業需要定期進行更換。針對此種現象，我們應積極探索新型接地材料（如銅包鋼、滲鋁鋼材），切實提高接地體的使用壽命和可靠性。

（3）使用垂直接地極。在高土壤電阻率地區，為了改善表面干燥土壤接地不良的問題，可以在桿塔附近布置垂直接地極（垂直接地極的間距控制在4～6m范圍內）。

4.2 自動重合閘裝置的選擇性投運

自動重合閘裝置在輸電線路中運用有一個顯著的缺陷，如果輸電線路發生的是永久性故障，那么自動重合閘的投運會擴大故障范圍。由于10kV架空絕緣導線發生的多為瞬時性故障，因此在10kV架空絕緣導線中投運自動重合閘裝置，能夠有效降低雷擊造成的破壞，并迅速排除雷擊造成的瞬時性故障，切實提高線路的供電可靠性。

4.3 避雷線的架設

避雷線通過金屬線夾和桿塔的接地系統進行良好連接，因此在10kV架空絕緣導線遭受雷擊時，可以充分發揮引雷作用而避免斷線事故的發生。在架設避雷線的過程中，應將其敷設在10kV架空絕緣導線上，讓其發揮主要保護作用。影響10kV架空絕緣導線耐雷水平的一個重要因素就是保護角，因此避雷線采用小保護角有利于線路的保護。目前，減小避雷線保護角的方法主要有如下幾種：（1）增加10kV架空絕緣導線和避雷線間的距離；（2）增加10kV架空絕緣導線掛線點的絕緣子串片數，降低導線高度；（3）增大避雷線橫擔的寬度，或者在規定范圍內減小10kV架空絕緣導線的橫擔寬度。

對于新建的10kV架空絕緣導線，只需重新設計桿塔就可達到減小避雷線保護角的目的，施工成本低且難度較小，總體經濟性較高；對于老舊的10kV架空絕緣導線，減小避雷線保護角需要進行較大的改造工程（一般要停電后對桿塔結構進行改造），因此施工成本較高且難度較大，總體經濟性不高。

4.4 雷電定位系統的應用

雷電定位系統通過閃電定位儀及時跟蹤空中雷電的形成、發展，來實現對閃電信號的精準定位，因此將其應用于10kV架空絕緣導線的防雷接地中，能獲得極大的應用價值。雷電定位系統由副站、通信線路、位置分析器和顯示終端等構成，其中副站用于測定閃電方位、強度及到達本站的精準時間，然后經通信線路傳送至位置分析器；位置分析器對副站傳來的信息進行分析和處理，求出閃電位置的經緯度；顯示終端將閃電的定位等信息在屏幕上進行顯示，還提供閃電定位圖和雷達回波圖的對比，從而幫助用戶準確判斷雷電的運動、發展或消失過程。

5 結語

綜上所述，10kV架空絕緣導線非常容易發生雷擊斷線事故，這會給電力企業造成巨大的經濟損失，同時也會影響居民的正常生產和生活用電，故研究10kV架空絕緣導線的防雷接地措施是避免雷擊斷線頻繁發生的重要途徑。本文在闡述10kV架空絕緣導線雷擊斷線機理的基礎上，從防雷接地裝置的優化、自動重合閘裝置的投運、避雷線的架設、雷電定位系統的應用等幾個方面著手，提出了優化10kV架空絕緣導線防雷接地的幾點建議，以期為提高10kV架空絕緣導線的耐雷水平提供一些有益的參考和借鑒。

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［3］陳維江，李慶峰，來小康，等.10kV架空絕緣導線防雷擊斷線用防弧金具研究［J］.電網技術，2002，26（9）

［4］陳俊，施中郎.10kV架空絕緣導線防雷措施［J］.電力設備，2007，8（8）