試析10kV架空絕緣導線與避雷器雷擊故障及其防護的策略

周雪會

（廣西工業職業技術學院 廣西南寧 530001）

試析10kV架空絕緣導線與避雷器雷擊故障及其防護的策略

周雪會

（廣西工業職業技術學院 廣西南寧 530001）

輸電線路能夠將電能輸送到各個地方，滿足人們的用電需求，但是輸電線路很容易遭受雷擊，導致絕緣導線斷線，影響正常供電。本文就架空絕緣導線雷擊斷線的機理進行了了解，分析有效防范架空絕緣導線雷擊斷線的措施，以減少故障發生，提高供電質量。

配電線路；絕緣導線；雷擊斷電；防護策略

1 前言

隨著社會經濟的發展，人們對電力的需求也越來越大，電力運輸的安全性和可靠性與人們的生產生活緊密相連，因此，為保障電力輸送的安全性，通常需要在10kV架空絕緣配電線路架設的過程中安裝避雷器等，降低雷擊對10kV架空絕緣導線的影響。

2 架空絕緣的導線雷擊斷線機理

架空絕緣導線斷線的原因是多方面的，就目前10kV架空絕緣配電線路的具體情況來看，絕緣水平普遍偏低，10kV架空絕緣配電線路在避雷方面存在“先天不足”，感應雷的過電壓幅值可以達到200～300kV，在這種情況下10kV線路很難承受，從而導致絕緣導線斷線。因此，雷擊感應過電壓是導致架空絕緣導線斷線或線路絕緣閃絡的主要原因。從雷擊斷線機理來看，雷擊作用于裸導線和絕緣導線的發展過程存在較大區別，當感應雷或者直擊雷過電壓作用于裸導線時，在電動力作用下，連續工頻短路電流會沿著導線向背離電源的方向移動，并切斷電弧，起到保護作用。與裸導線不同，當感應雷或直擊雷過電壓作用于絕緣導線時，會直接導致導線的絕緣子和絕緣層同時閃絡和擊穿，當雷擊過電壓閃絡時，電弧能量會瞬間增大，高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點燃燒，在這種情況下，即使將繼電器的跳閘時間調整到最小，導線也會在斷路器發生作用前被燒斷，這個過程就是絕緣導線雷擊斷線的機理。

3 架空絕緣的導線雷擊斷線防范對策

通過對絕緣導線雷擊斷線機理的了解，合理控制架空絕緣導線合理間隔是防范絕緣導線雷擊斷線的重要措施，因此，我們可以通過安裝完善的防雷裝置，來保障架空配電線路泄壓通道的暢通，防止電弧燒斷，從而起到防范架空絕緣的導線雷擊斷線的作用，具體可以從以下幾個方面進行防范：

3.1 過電壓保護器

安裝過電壓保護器是防止架空絕緣導線雷擊斷線的重要方法，過電壓保護器主要由限流元件串聯放電間隙所組成，限流元件由氧化鋅閥片制作而成，過電壓保護器通常安裝在線路的絕緣子上，當雷電過電壓導致電弧放電短路時，過電壓保護器中的引流環可以將工頻續流引向限流元件，并將工頻續流轉變為尖頂波。這種尖頂波電流在較長的一段時間內能夠保持較小的電流幅值，因而限流元件能夠在這個過程中截斷工頻續流，從而起到防止絕緣導線斷線的作用。

3.2 安裝架空的地線

為減輕雷擊過電壓對架空絕緣導線的影響，通常會考慮安裝架空地線，這種方法主要是將高幅值的雷電過電壓轉化成電流，并通過接地電阻排泄出去，從而對絕緣導線起到保護作用。安裝架空地線可以使導線在雷擊時只產生感應過電壓，不會對電線造成燒損，這種防雷方法比較適用于110kV及以上電壓的配電線路中，對于10kV的配電線路，由于導線絕緣水平較低，架空地線在遭受雷擊后，很容易出現反擊閃絡，導致絕緣導線斷線，因此，架空地線適合安裝在直擊雷比較頻繁的區域。

3.3 安裝氧化鋅的避雷器

氧化鋅避雷器是一種具有性能較好的避雷器，與傳統避雷器相比，這種避雷器充分利用氧化鋅良好的非線性特性，沒有放電間隙，能夠很好的起到保護線路的作用。隨著氧化鋅閥片性能的不斷提高，人們對氧化鋅避雷器的了解也越來越多，氧化性避雷器在電氣設備過電壓保護中的應用也越來越廣泛。如果在10kV線路中，能夠盡可能多地裝設氧化鋅避雷器，能夠起到非常好的防雷效果。氧化鋅避雷器可以對感應過電壓的幅值起到限制作用，并阻止工頻續流起弧，對架空絕緣導線起到保護作用。氧化鋅避雷器所能保護的范圍與線路絕緣水平、雷電特性、接地電阻數值、氧化鋅避雷器參數等都有較大關系，雖然安裝氧化鋅避雷器可以減少絕緣導線斷線的發生，但是并不能完全避免斷線事故發生。在實際應用中，還需要考慮到避雷器的安裝成本，氧化鋅避雷器的價格相對較高，所以在選擇這種措施時還需要對安裝的距離以及安裝的數量進行科學規劃，盡可能既能保護全線電路又能減少安裝數量，降低安裝成本。

圖1 氧化鋅避雷器的安裝

氧化鋅避雷器也有其不足，具體主要表現在以下兩個方面：①安裝氧化鋅避雷器會對架空絕緣導線的主絕緣造成一定破壞，架空絕緣導線可能會因為密封不良等原因導致線芯進水，并在弧垂最低點處產生積聚，給架空絕緣導線埋下安全隱患，即有可能在運行幾年后發生腐蝕斷線的情況。②氧化鋅避雷器需要長期承受工頻電壓的作用，久而久之絕緣性能會逐漸下降，在接地電阻無法滿足要求的情況下，會降低線路運行可靠性。通過近年避雷器擊穿故障的統計分析可以發現，一旦氧化鋅避雷器被擊穿，很難在短時間內查找到故障點，線路運行的可靠性會大大降低，延長停電時間。

3.4 安裝穿刺型的防弧金具

配電線路防止絕緣導線雷擊斷線的重要措施之一就是安裝防弧金具，防弧金具主要是通過自身的結構特征來實現保護絕緣導線的目的。防弧金具自身可以構成保護間隙，從而更好的承受工頻電弧弧根燒蝕，防止導線由于電弧燒傷而斷線。防弧金具通常安裝在距離絕緣子中心大概150～200mm的位置，可以使得雷電過電壓只在絕緣子剛腳與防弧金具之間閃絡，電弧弧根固定在防弧金具上燃燒，從而起到防止絕緣導線燒傷的作用。

防弧金具主要包括絕緣罩、低壓電極和高壓電極等部分，圖2中的防弧金具通常適用于環網架空絕緣線路，高壓電極通過與絕緣導線進行穿刺接觸，絕緣子底部安裝低壓電極，低壓電極與高壓電極之間構成圖2中的G1和G2兩個間隙，這兩個間隙有著不同的作用，G1間隙為雷電放電間隙，能夠使雷電放電都發生在防弧金具的該間隙上面。G2間隙為工頻電弧燃燒間隙，能夠防止高壓電梯主體被燒損，起到保護絕緣導線的作用，而且該間隙還可以起到維持G1間隙放電電壓穩定性的作用。

穿刺型防弧金具的雷電放電電壓穩定，能夠保障雷電發生在放電間隙之間，而且穿刺型防弧金具能夠耐受電弧灼燒，具有非常好的熱穩定性。除此之外，穿刺型防弧金具可以直接安裝，不需要將外絕緣層進行剝離，其防雷效果較好，且運行也比較安全可靠，加之這種防弧金具所需投資較少，維護方便，因此可以使用這種方式來防止架空絕緣導線雷擊斷線。

圖2 防弧金具的基本構造

4 分析防雷措施綜合應用的效果

通過分析我市近年來雷電的分布情況和10kV線路的雷害情況，對我市10kV架空絕緣線路的防雷措施進行了改造，具體表現為：①將35kV線路改為110kV，原電桿避雷線作為線路防雷保護；②對于處于強雷區的110kV線路安裝穿刺性防弧金具，每隔200～300m安裝一組，并適當改造接地網；③對部分110kV架空雙回絕緣線路安裝氧化鋅避雷器，每隔200～300m與線路并聯安裝一組；④對處于強雷區的部分線路每隔一根桿塔安裝一組過電壓保護器。

通過綜合應用上述防護措施，我市近三年沒有再出現架空絕緣導線雷擊斷電的情況，說明了這些防雷措施的有效性。

5 結語

10kV架空絕緣導線遭受雷擊很容易出現斷線的情況，但是采取恰當的防雷措施，可以有效降低絕緣導線斷線發生的幾率，因此，我們應注重綜合應用各種防雷措施，防止架空絕緣導線雷擊斷線。

[1]胡茜，林余杰，胡朋杰.新型10kV架空絕緣導線防雷擊斷線用防雷金具探討[J].電氣技術，2015，12（15）：172～175.

[2]安朝軍.220kV輸電線路雷擊跳閘故障及對策[J].低碳世界，2016，06（05）：66～67.

[3]張廣平.10kV架空絕緣導線和避雷器雷擊故障分析及防護對策[J].技術與市場，2010（12）.

[4]黃清社，徐奔，彭利強，鄒一梅，鄧文斌，李景祿.10kV架空絕緣導線防雷保護的措施研究[J].高壓電器，2010（12）.

TM862

A

1004-7344（2016）23-0081-02

2016-7-15

周雪會（1981-），女，河北唐山人，講師，碩士，主要從事電力系統保護與控制方面研究工作。