10kV架空絕緣導線防雷擊斷線應用防雷金具的探究

葉國健（廣東電網有限責任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

生 產 與 安 全 技 術

10kV架空絕緣導線防雷擊斷線應用防雷金具的探究

葉國健
（廣東電網有限責任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

摘 要：10kV架空絕緣導線相比配電裸導線優勢突出，但是絕緣導線使用遇雷電產生的雷擊斷線現象卻時有發生，為適應電網的安全性、穩定性要求，必須有好的防雷方法。本文主要探討了雷擊絕緣導線的工作原理、絕緣導線防雷的策略以及防雷金具的使用，結果表明其具有良好的防止雷電擊斷的優勢。

關鍵詞：10kV架空絕緣導線；防雷擊斷線；防雷金具

在10kV架空絕緣導線30多年的應用歷史中，有效的促進了我國的配網發展，可是，由于其自身存在的低耐雷水平不足，如果發生直擊雷、感應雷，則常常出現雷擊斷線、瓷瓶絕緣子擊穿等事故，給國家和地方的經濟造成了嚴重的損失。面對雷擊斷線問題，必須加以思考。下面來探究防雷金具的實際作用和應用。

1 探究線路雷擊

線路雷擊主要有直擊雷、感應雷兩種。直擊雷即雷電對線路、設備的直接擊穿，又將其分為反擊雷、繞擊雷，直擊雷電壓高、電流大、破壞力大；感應雷即雷云和地面、其他雷云在放電過程中雷電流形成的電磁場，雷云和地面的感應場這些作用于線路上，感應過電壓。感應雷的大小和雷云放電電流大小、接地設備的電阻、雷擊點相對位置、環境等關系巨大。有關數據顯示，感應雷擊的線路占總雷擊故障的90%多。兩種雷擊均具有很強的過電壓水平，容易發生線路斷電。

線路雷擊的過電壓作用如果發生在裸導線會導致絕緣子閃絡，高溫的工頻短路電流電弧以電磁力為影響就會迅速移動，低溫的弧根通過熱應力影響沿導向表面和空氣層移動。這樣工頻短路電流無法整體被點燃，電流能量也迅速減少，最終導致發生斷線的幾率很小。

線路雷擊的過電壓作用如果發生在絕緣導線會導致絕緣子閃絡，電弧電流作用迅速、強大，在擊穿導線絕緣層后產生針孔，這樣導線就不可能斷線。絕緣層將工頻短路電流的移動限制，高溫狐根處于擊穿點燃燒，使得導線的拉斷強度降低，在拉伸應力、電弧電磁推力等情況下，絕緣導線常有發生。

2 防雷策略的探究

通過線路雷擊的分析得知，應對絕緣線路的防雷擊問題，必須做好工頻短路電流的控制工作。按照國內外的防雷策略，主要是進行“堵塞”和“疏導”問題的解決。“堵塞”即在10kV架空線路上配備具有串聯圓形的外空隙金屬氧化物避雷針等手段，增強線路的絕緣能力，避免雷擊后引發閃絡工頻電流起弧，但成本高、具體的安裝較復雜，難以推廣。“疏導”即去除絕緣子附近導線絕緣層，架設防護線夾、閃絡保護型線夾等來移動、固定于金具上然后燃燒，避免導線破壞。在去絕緣層的過程中，可能會進水、腐蝕、并容易受到環網供電負荷側改變的相關制約。

3 防雷金具的應用

單一使用“堵塞”或者“疏導”的方式，對于絕緣導線的防雷還具有不足。很多的專家學者認為將兩者結合是好的辦法。

3.1 防雷擊斷線設備結構

防雷擊斷線設備是新型的防雷金具，其構成是穿刺壓板、引弧金屬球、絕緣護罩、壓緊螺母、接地壓板、線夾底座等，如圖1所示。

圖1 防雷擊斷線設備圖

圖2 單向電源供電架空線路防雷擊斷線設備裝配圖

通常絕緣層放電的位置在絕緣子軸線兩端200mm線路上，即位于針孔處。防雷金具通常安置在離絕緣子軸線100-150mm，去除小部分絕緣層后進行。在接地端安裝接地壓板，將其和防雷金具產生間隔。如果10kV架空線路上的過電壓超標時，就會在引弧金屬球、接地壓板產生短路電流，工頻續流的電弧變動后燃燒于引弧金屬球，同時導線上接收來自電壓的能量。雷電流波頭用時少，之后，空氣間隙釋放電流轉為自動熄滅，這就必須在在工頻電流過零時才能產生，線路難以跳閘，導線能夠被保護防止燒傷。

3.2 防雷擊斷線設備的優勢

通常安裝在絕緣子兩側，雷擊時，結合自動重合閘共同作用于線路，將雷擊的電流接地，避免用戶的斷電、線路的燒毀，保證絕緣線路的正常運行。其優勢突出，主要有4點。一是空隙的引弧力指引表面燃燒的電弧在絕緣子邊的空氣間隙燃燒，防止長久爬弧破壞絕緣子；二是由于空隙間隙有極強的去游離能力，電弧熄滅性好，防止了短時故障燒傷絕緣子，使其成為長久的故障。此外，還便于重合閘順利重合，增強了重合閘的成功率；三是并聯保護間隙措施被實施以來，雷電擊穿電流被轉移到保護空隙，防止絕緣層被擊穿以及導流線較大的工頻電流產生的斷線。從而最終避免絕緣導線的雷擊斷線狀況再次發生；四是對于保護空隙的維護手段比較單一，采用肉眼觀察即可及早維修保養。

3.3 防雷擊斷線設備的技術性

10kV架空絕緣導線的設備裝置技術型要求首先滿足后，才可以避免雷擊斷線事故。一是在發生雷擊時，設備裝置可以立即放電，并且要快于絕緣子串，將放電電弧的弧根迅速抓住，然后將雷電電流接地，避免絕緣子串、線路的燒毀；二是保護空隙和線路絕緣要密切配合，防止最大的線路過電壓沒有擊穿，提升線路的絕緣能力；三是此設備的高壓電極引弧臂的標稱截面應該＞300mm2，燃弧臂的標稱截面＞350mm2；四是接觸電阻＜150μΩ；五是在高壓電極、接地引弧電極之間是雷電的沖擊放電路徑；六是高壓電極電流耐受力上，可以承受多于10次的大工頻電流燃燒；七是絕緣護罩耐壓能力＞42 kV。

3.4 設備裝配要點

主要按照以下四點來安裝。一是按照10kV架空絕緣導線的運行狀況，如果已經裝備避雷針則無需再次安裝防雷擊斷線設備；二是線路處于重雷區，各個桿塔要具備保護空隙；三是處于非重雷區的線路則必須在間隔3個桿塔后架設保護間隙；四是檢測防雷擊斷線設備的效果，最好選擇一種線路每基桿塔配置防雷擊斷線設備，如果裝有避雷針的排除。

3.5 防雷擊斷線設備的實際安裝

架空線路有電源供電式、環網電源供電式。單一的電源供電式的架空線路，最好按照絕緣導線的標稱截面積來采用相應型號的單極防雷擊斷線設備，安裝位置在線路絕緣子的負荷側，如圖2所示。

第一步，在絕緣導線上裝配穿刺壓板高壓電極，選擇和調試好防雷金具與絕緣子的距離。第二步，扭力扳手在確定好扭力值后，采用交替、對稱形式將2 個壓緊螺母擰緊，避免其松動。最后一步，將絕緣子螺母松開線路，在絕緣子底座、桿塔橫擔連接處置入接地壓板，位置在穿刺壓板和導線的正下。使得間隙的長度L符合要求。

環網電源供電架空線路，針對各種型號的導線選取雙極防雷擊斷線設備，安裝位置在線路絕緣子的負荷側。安裝之前，首先要進行穿透試驗，保證扭力扳手扭力值的準確和安裝質量。步驟和上面的一致。

同時還要按照防雷擊斷線設備安裝的參數執行，見表1。

表1 防雷擊斷線設備安裝參數

在實際的應用中，防雷擊斷線設備防雷效果好，可是要注意控制好間隙，避免短路放電，雷擊過電壓、工頻電壓的擊穿。

結語

綜上所述，架空絕緣導線雷擊斷線主要的原因是絕緣的薄弱，實際的防雷策略要從“堵塞”、 “疏導”兩方面結合進行，在10kV架空絕緣導線上采用新型防雷金具——防雷擊斷線設備后，發揮了減少雷擊斷線、雷擊閃絡故障的作用，并且成本小、裝配簡單、應用效果良好。所以，在雷區長線路架空絕緣導線上安裝防雷擊斷線設備，可以降低雷擊斷電事故、跳閘問題，增強架空絕緣導線的安全性。

參考文獻

[1]劉偉.10kV架空絕緣導線雷擊斷線分析及防雷金具研究[J].低碳世界，2014 （21）.

[2]高藝.10kV配電網架空絕緣導線雷擊斷線防護[J].價值工程，2013（36）.

[3]張國棟.10kV架空絕緣導線防雷防斷線裝置——CFHJ型防雷金具[J].電世界，2012（10）.

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