架空絕緣導線防雷措施應用

陳建峰

（江陰市供電公司，江蘇 江陰 214400）

近年來，隨著10kV配電線路網絡不斷完善，架空線路通道由于樹枝、鳥類等外物引起架空裸導線的故障也逐年增多。為了提高供電可靠性，各個供電企業在10kV配電線路中采用了部分架空絕緣導線，由于架空絕緣導線多了一層絕緣皮，有了較裸導線優越的絕緣性能，可減少線路相間距離，降低對線路支持件的絕緣要求，提高同桿線路回路數，可以防止外物引起的相間短路。同時由于其較裸導線受氧化腐蝕程度小，可以提高線路的使用壽命。從目前了解的運行狀況分析，采用了絕緣導線大大提高了線路絕緣水平，大大降低了線路的故障率，得到了預期的效果。然而新產品的運用同時也產生了新的技術問題，主要表現是絕緣導線在受到雷擊時斷線問題十分突出，給運行部門帶來了極大的麻煩。因此，為了確保電網的安全運行，必須采取有效的方法來解決絕緣導線雷擊斷線問題。

1 架空絕緣導線雷擊斷線的機理

架空絕緣導線的雷擊耐受特性與架空裸導線的物理特性存在著明顯的不同：當直擊雷或感應雷過電壓作用于裸導線引起絕緣子閃絡時，接續的工頻短路電流電弧可在電動力的作用下沿著導線向背離電源方向移動，并在工頻續流燒斷導線或損壞絕緣子之前引起斷路器動作，從而切斷電弧。因此，裸導線的斷線故障率是明顯低于架空絕緣導線。然而對于架空絕緣導線，在雷擊過電壓閃絡時，瞬間電弧的電流很大但時間很短，只是在架空絕緣導線絕緣層上形成擊穿孔，而不會燒斷導線。但是，當雷電過電壓閃絡，特別是在兩相或三相之間閃絡而形成金屬性短路通道，會引起數千安培工頻續流，電弧能量將驟增，這個時候由于架空絕緣導線絕緣層阻礙電弧在其表面滑移，高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點而在斷路器動作之前燒斷導線。因此可見，雷擊過電壓引起工頻續流是導致架空絕緣導線雷擊斷線的主要原因。

2 主要防范措施

2.1 架設屏蔽線（地線）

對絕緣架空線路，在頂相橫擔架一根或在桿塔兩側距離桿塔一定距離處分別架設兩根感應雷屏蔽線，屏蔽線到導線的間距應一般不小于30cm，同時每隔4-5基桿，在桿塔處集中接地，接地電阻應不大于10W。架設屏蔽線的其實就是人為的將地電位抬高，主要的作用是將幅值很大的雷電過電壓轉化為電流，經很低的桿塔接地電阻排泄出去，從而大幅度降低雷電過電壓，使導線得到保護。這在絕緣水平很高的110kV及以上電壓等級送電線路是作為防雷的主要措施。但由于10kV配電網絕緣水平較低，雷擊架空地線后極容易造成反擊閃絡，仍然會發生工頻續流燒斷絕緣導線，同時由于架設了屏蔽線，增加了桿塔的受力，從而也增大了線路建設的投資。因此，架設屏蔽線這種措施比較適合在在直擊雷頻繁的地區使用。

2.2 裝設氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器可以限制感應過電壓幅值，在雷擊閃絡后吸收放電能量，阻止工頻續流起弧，達到保護導線的目的。經過我們江陰供電公司的運行經驗，每隔300米左右（大約5檔導左右）的距離安裝一組，是既經濟又能夠可靠保護全線的措施。但安裝氧化鋅避雷器亦有不足之處：由于避雷器與外絕緣導線可靠連接采用是并溝線夾，必須破壞架空絕緣導線的主絕緣，從而可能會因密封不良而引起架空絕緣導線線芯進水，容易在絕緣線路弧垂最低點處產生積聚水份并發生電－化腐蝕，運行至幾年后會發生腐蝕斷線事故，同時氧化鋅避雷器在使用時，長期承受工頻電壓的作用，一旦氧化鋅避雷器意外損壞，將會造成系統死接地的故障。

表1

2.3 安裝過電壓保護器

線路過電壓保護器是由非線性電阻限流元件及串聯放電間隙組裝而成，相當于一個帶間隙的氧化鋅避雷器。當雷電過電壓閃絡后引起的工頻續流流過線路過電壓保護器，非線性電阻限流元件（氧化鋅閥片）利用其電壓高時阻值低，電壓低時阻值高的特性，將正弦波形的工頻續流轉變成尖頂波，尖頂波電流在過零前有相當長的時間電流幅值較小。與此同時，限流元件的殘壓削減了放電電壓，從而截斷工頻續流使電弧瞬間熄滅。此時，串聯的間隙起到了隔離作用，所以保護限流元件耐受了較高的過電壓而不損壞，有效地阻止架空絕緣導線發生雷擊斷線事故。并且由于它采用的安裝連接方式是與絕緣子并聯安裝，并不需要與絕緣導線直接連接，所以可以保證不損壞絕緣導線的絕緣層。

3 運行使用效果

蘇南某市在2005年左右開始在城區嘗試內采用了架空絕緣導線。在隨后幾年中，推廣擴展至整個地區使用，并且逐年遞增，到2011年為至絕緣導線已占全部架空線路20%以上。在最初的運行過程中，采取的方式是在每250米左右距離的架空線上裝設一組氧化鋅避雷器，但在每年雷季中，被雷擊斷線的情況仍時有發生，效果不是很明顯。在隨后幾年的配網建設中，在保留氧化鋅避雷器的情況下，又在其余的直線桿上裝設了過電壓保護器，收到了明顯的效果。電力設備運行單位也對過電壓保護器實際使用效果的跟蹤統計，下面是近幾年來對蘇南某市雷擊斷線情況的統計表，見表1

由表1中統計數據可以清晰的看出，在2007年至2010年近四年間，雖然該地區絕緣架空線路長度以每年100公里左右的速度增長，但由于使用了過電壓保護器作為防雷措施，全年的雷擊次數隨著絕緣導線長度的不斷增長卻在逐年明顯下降，這足以證明了過電壓保護器對架空絕緣線路有良好的保護效果。

然而在2010底至2011年上半年這段時間內，由于受物資中標廠家供貨周期的影響，大部分新建、改建的架空絕緣導線線路未安裝過電壓保護器就投入運行，在隨后的雷雨季節中，直接造成了20次的雷擊斷線事故，隨后根據提供了現場資料分析，事故斷線的位置全部均未裝設過電壓保護器進行防護。這半年的運行情況足以體現了過電壓保護器在絕緣導線防雷方面的效果，所以現在已在該地區開始大規模的使用。并且在2010年年初，江蘇省電力公司發布的《江蘇省電力公司配電網技術導則實施細則》中也對絕緣導線加防雷作了具體規定：對無建筑物屏蔽的絕緣線路在多雷區應逐桿采取有效措施防止雷擊斷線，具體措施包括：安裝帶間隙氧化鋅避雷器（即過電壓保護器）、防雷金具、屏蔽分流線等。這也就驗證了采用過電壓保護器來防止絕緣導線斷線的防雷措施是可靠的、有效的。

結語

架空絕緣導線區別于普通架空裸導線的優點，使其應用價值越來越明顯，尤其是在城區采用架空絕緣導線取代普通架空裸導線將越來越普遍。在架設架空絕緣導線的地方，特別是在雷電活動活躍的蘇南地區，雷擊斷線更是一個不容忽視問題。在防雷措施選擇上，對于直擊雷頻繁發生的區域，可以采用架設架空地線的方式，以減少直擊雷的危害；如在可靠的密封防潮措施保證之下，采用氧化鋅避雷器也是不錯的選擇；但如果從保證絕緣導線的完整性來看，裝設過電壓保護器是目前最佳的方法。但根據運行經驗來看，目前不論采用何種方式，均不可能完全避免絕緣導線雷擊斷線情況的產生，今后隨著對這方面的研究進一步加深，必定會有更有效的措施來保證絕緣導線的安全運行。

[1]余虹云，等.配電網絕緣導線接續與防雷技術[M].中國電力出版社，2012.

[2]高電壓技術[M].中國水利水電出版社.

[3]架空絕緣配電線路設計技術規程[S].電力工業部.