10 k V架空絕緣導線防雷保護措施研究

姜訓智

（國網沈陽市東陵區供電公司，遼寧 沈陽110000）

0 引言

10 k V配電線路系電力系統中較長且與用戶關聯最為密切的電壓等級線路。眾所周知，10 k V線路的絕緣水平普遍較低，不僅在雷直擊導線和塔頂時會閃絡引起跳閘，而且在雷電擊中周邊的樹木或建筑時，因感應電壓過高也會導致閃絡。為了使線路供電更加可靠，防止人或物觸及到導線而引發觸電等事故，10 k V配電線路必須采用絕緣導線。該線路的主線路為架空絕緣導線線路，無論是與裸導線相比，還是與電纜相比，其安全性能更高，投資更小，建設更加簡便。然而10 k V配電網覆蓋面較廣、涉及的設備數量較多且重量較大、絕緣性不高，時常發生雷擊斷線現象，嚴重的還會引發絕緣事故，所以我們必須針對雷擊問題采取相應的有效預防措施。

1 絕緣導線雷擊斷線的機理

如果遭受雷擊，過往常用的裸導線會導致線路出現閃絡現象。這個時候，因為存在電磁力作用，工頻續流產生的電弧會朝著導線落雷點的兩側以很快的速度移動，由于變壓器和開關等設備上裝有避雷裝置，雷電流在經過這些設備時會很快地流向大地，那么工頻電流還未燒斷導線時就會跳閘，因此斷線事故少有發生。而遭受雷擊的若是絕緣導線，則截然不同，雷電過電壓而導致絕緣子發生閃絡現象，同時絕緣層會被擊破，但擊點周邊的絕緣物對電弧的移動具有一定的阻礙作用，所以電弧的燃燒只可在擊點進行。工頻電弧電流高達幾千安，全集中于擊點上，斷路器還未跳閘時就迅速熔斷導線。

2 10 kV架空絕緣導線防雷保護措施

應根據當地過往線路運行經驗和技術經濟實際情況，采取相應的有效措施，盡可能地將10 k V線路雷擊跳閘現象出現的頻率降到最低，加強線路抗雷擊性能，縮小事故影響面。以下為防雷的幾項主要措施：

2.1 架設架空避雷線

架空避雷線具有屏蔽作用，可用于輸電線路的保護，該方法無需進行維護，效果比較理想，但不足的是所需費用比較高，且防繞擊能力較弱，線路容易被反擊。

2.2 設計玻璃鋼絕緣橫擔

雷擊閃絡主要是由過電壓值與線路絕緣水平所決定的，經研究發現，雷擊產生的電弧強弱與閃絡路徑上的電場梯度有關，梯度越小的電弧越小，所以加強PS－15絕緣子的絕緣性能可在很大程度上降低雷擊閃絡率，就算產生雷擊閃絡現象，電弧也會減弱很多。但是因為技術經濟的問題，要使支柱絕緣子的絕緣性能有很大的提升難度很大，玻璃鋼熔絲橫擔（圖1）在上海被廣泛應用，不管是機械強度還是絕緣性能都非常不錯。如果將其作為支柱絕緣子橫擔，那么閃絡路徑會有大幅度的增加，進而線路的抗雷能力也會有很大提升，線路建弧率也會有所降低，這樣就能有效防止雷擊斷線情況的發生。

圖1 玻璃鋼熔絲橫擔

2.3 設計保護型絕緣間隙橫擔

雖然使用玻璃鋼絕緣橫擔可使線路雷擊跳閘及斷線等事故率降低，但絕緣水平過高可能會導致雷電流向其他設備流入，從而損壞其他設備，為此，我們將保護型絕緣間隙橫擔應用于該線路中，以為強雷擊產生的雷電流提供一個釋放途徑。保護型絕緣間隙橫擔由3個部分組成，即火花放電間隙、非線性電阻限流元件以及玻璃鋼絕緣橫擔。火花放電間隙對雷電過電壓幅值具有一定的限制作用，架空線絕緣閃絡的位置可通過調整放電間隙來控制。限流元件可很快地將工頻續流截斷，從而對架空絕緣導線起到保護作用。當限流元件所遭受的雷擊強度超過自身承受范圍時，玻璃鋼絕緣橫擔可起到避雷保護作用，這樣可防止產生工頻續流。

2.4 設計保護型金具柱式絕緣子

保護型金具柱式絕緣子在防雷擊斷線方面的作用主要有：（1）延長絕緣子的放電距離，以使線路雷擊閃絡率降低。

（2）導線纏繞著保護型金具，這樣厚實部件就形成了，從而短路電弧根部就不容易產生燃燒效應。一旦出現閃絡，電弧燃燒部位就在保護型金具厚實部分，而導線不會受到損傷。

2.5 低壓電網的防雷

低壓用電線路絕緣性較差，發生事故的頻率最高。所以，低壓電網的防雷問題不容忽視。我們將穿刺型無間隙氧化鋅避雷器安裝在變壓器出口部位的電纜定位支架上，可有效防雷。

2.6 應用穿刺式防弧金具

穿刺式防弧金具安裝部位為絕緣子周邊負荷一邊的絕緣導線上，若雷電過電壓數值過高，閃絡會在金具穿刺電極與接地電極之間產生，短路通道也就生成了，金具上接續的工頻電弧就此燃燒，以避免導線被燒毀。該產品較適用于單向供電的舊線路，其優點是便于安裝且成本較低，對于環網供電線路而言，不僅不便于安裝，成本也高一些，且線路較為復雜。

2.7 設計長閃絡避雷器（LFA）

經研究發現，假設中性點間接接地的配電系統線路的工作電壓為U，閃絡路徑長度為L，那么雷電閃絡變成工頻續流的可能性也會隨著U／L值的減小而減小。因此，采用長閃絡避雷器的提案也就出現了。

2.8 增加局部絕緣層的厚度

通過對眾多絕緣導線的雷擊斷線事故的調查與分析發現，它們都有一個共同點，即斷線部位與絕緣子之間的距離幾乎都在10～30 c m之間，若在該范圍內加厚絕緣層，也可起到保護作用。但在實際操作中，該方法難以實現，所以該方法并未被采納。

2.9 安裝外間隙避雷器

與輸電線路相比，配電線路需要保護的面更廣，所以使配電線路雷擊事故完全消除的可能性非常小。因為以前的無間隙避雷器長期工作于工頻電壓下，所以避雷器出現故障的頻率比較高，而且其使用壽命也不長，從而無法保證配電線路的正常供電。目前，外間隙避雷器已被廣泛應用于實際工作中，它是由外間隙與氧化鋅避雷器構成的。在線路運行正常的情況下，與外間隙串聯使用可實現有效隔離，使避雷器免受持續的工頻電壓，就算避雷器受損，線路也不會出現接地現象。這個時候，只有在避雷器所受雷擊過電壓達到一定值的時候，避雷器才會運行，所以外間隙避雷器無論是在可靠性還是防雷性能方面都具有一定的優勢，可加強線路運行的安全性。

3 防雷措施的綜合應用

由于本市近期雷電活動較多，而10 k V配電線路絕緣水平又較低，在市區電力公司的管理區域內，我們就以上措施進行了相應的防雷改造，改造原則如下：

（1）對于較為空曠的區域，將避雷線安裝于原電桿上，防止直擊雷的襲擊。

（2）將原PS－15絕緣子替換為絕緣導線保護型絕緣子，從而使雷電沖放電壓增大，同時使工頻建弧率減小。另外，當發生閃絡時，使電弧向絕緣子金具靠近可更好地散熱，進而保護絕緣導線免受損壞。

（3）將線路重點部位的鐵橫擔替換為玻璃鋼絕緣橫擔，從而提高絕緣水平。

（4）將保護型絕緣間隙橫擔安裝在線路上的重點設備部位，其功能包括對閃絡位置進行調整、釋放雷電流以及保護周邊的設備等，在配電線路中可以起到良好的防雷效果。

（5）將耐張線夾型號替換為NXL型，避免直擊雷與過電壓所導致的斷線現象。

采取了一系列的防雷改造措施后，該10 k V配電線路的防雷水平有了很大提高。例如，某線路未進行防雷改造時出現過雷擊斷線現象，而改造后已經有2年未出現該問題。這也表明了我們的防雷措施十分有效。現在我們準備擴大這些措施的應用范圍，以使設備穩定供電。

4 結語

對于輸電線路維護工作人員來說，加強10 k V輸電線路的可靠運行，使雷擊斷線及跳閘事故降到最低是其最為重要的任務。對于雷擊頻發的地區，更應結合實際情況而采取相應的防雷措施。要注意的是，截止到現在，用于線路防雷計算的許多依據并非完全正確，且不夠全面，通過推論所得的部分計算結果只能作為評價防雷能力強弱的一個標準，而線路維護與相關經驗的積累與總結才是重點。

［1］王新雨.10 k V架空絕緣導線的防雷措施探討［J］.科技資訊，2009（23）

［2］黃清社，徐奔，彭利強，等.10 k V架空絕緣導線防雷保護的措施研究［J］.高壓電器，2010（12）