配電網(wǎng)架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的防護(hù)措施

摘要：架空配電線路以絕緣導(dǎo)線替代裸導(dǎo)線運(yùn)行，可以減少自然和外力事故發(fā)生的概率，大大提高了供電可靠性，同時(shí)也降低了觸電傷亡率、短路事故率及去剪樹工作量；另外，絕緣導(dǎo)線架設(shè)方便，靈活性高，可帶電作業(yè)，其架設(shè)空間大大縮小。文章論述了配電網(wǎng)架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的防護(hù)措施，以妥善解決雷擊斷線問題。

關(guān)鍵詞：架空裸導(dǎo)線；配電網(wǎng)；絕緣導(dǎo)線雷擊斷線

中圖分類號(hào)：TN908文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）03-0153-03

為了減少樹木、鳥類、違章建筑等外物引起架空裸導(dǎo)線的故障、減小停電時(shí)間、提高供電可靠性及推廣配電網(wǎng)帶電作業(yè)安全，漳州電業(yè)局直供配網(wǎng)2001年開始使用10kV架空絕緣導(dǎo)線。從運(yùn)行情況看，確實(shí)達(dá)到了預(yù)期的效果。但是，也帶來了一些新的技術(shù)問題，主要是雷擊斷線問題十分突擊。在已架設(shè)的286條架空絕緣導(dǎo)線線路中，在8年時(shí)間內(nèi)已73條次線路受到雷擊而斷線。因此，為了確保架空絕緣導(dǎo)線配電網(wǎng)的安全運(yùn)行，必須妥善解決雷擊斷線問題。

一、架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機(jī)理

架空絕緣導(dǎo)線的雷擊耐受特性與架空裸導(dǎo)線的物理特性明顯不同：當(dāng)直擊雷或感應(yīng)雷過電壓作用于裸導(dǎo)線引起絕緣子閃絡(luò)時(shí)，接續(xù)的工頻短路電流電弧在電動(dòng)力的作用下沿著導(dǎo)線向背離電源方向移動(dòng)，并在工頻續(xù)流燒斷導(dǎo)線或是損壞絕緣子之前引起斷路器動(dòng)作（線路上沒有避雷器情況下），切斷電弧；對(duì)于架空絕緣導(dǎo)線，在雷擊過電壓閃絡(luò)時(shí)，瞬間電弧的電流很大但時(shí)間很短，僅在架空絕緣導(dǎo)線絕緣層上形成擊穿孔，不會(huì)燒斷導(dǎo)線。但是，當(dāng)雷電過電壓閃絡(luò)，特別是在兩相或三相（不一定是在同一桿、塔上）之間閃絡(luò)而形成金屬性短路通道，會(huì)引起數(shù)千安培工頻續(xù)流，電弧能量將驟增，此時(shí)，由于架空絕緣導(dǎo)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(diǎn)而在斷路器動(dòng)作之前燒斷導(dǎo)線。由此可見，雷擊過電壓引起工頻續(xù)流是導(dǎo)致架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的主要原因。

二、防范措施

根據(jù)本人從事配電線路運(yùn)行及從配網(wǎng)新技術(shù)知識(shí)學(xué)習(xí)中理解的理論提出個(gè)人對(duì)配電線路絕緣導(dǎo)線雷擊斷線防范措施及分析：

（一）安裝架空地線

架空地線的作用，主要是將幅會(huì)很大的雷電過電壓轉(zhuǎn)化為電流，經(jīng)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(dǎo)線得到保護(hù)。這在絕緣水平很高的110kV及以上電壓等級(jí)送電線路是作為防雷的主要措施。10kV配電網(wǎng)絕緣水平較低，雷擊架空地線后極容易造成后擊穿閃絡(luò)，仍然會(huì)發(fā)生工頻續(xù)流燒斷絕緣導(dǎo)線。但是根據(jù)統(tǒng)計(jì)，配電線路遭受直接雷擊或是繞擊的概率很小，約占雷害事故的15%以下，配電線路上85%以上的雷電過電壓故障是感應(yīng)過電壓。因此，架空地線只能在直擊雷頻繁的區(qū)域使用，如農(nóng)村、田野、山區(qū)等。

（二）安裝氧化鋅避雷器

隨著氧化鋅閥片技術(shù)性能的提高，氧化鋅避雷器的優(yōu)良保護(hù)性能已被人們所接受，近年來已廣泛用于電氣設(shè)備過電壓保護(hù)。氧化鋅避雷器可以限制感應(yīng)過電壓幅值，在雷擊閃絡(luò)后吸收放電能量，阻止工頻續(xù)流起弧，達(dá)到保護(hù)導(dǎo)線的目的。氧化鋅避雷器價(jià)格比較高，因此要研究每隔多少距離安裝一組，既要安裝間隔最小，又能夠保護(hù)全線。氧化鋅避雷器的保護(hù)范圍與雷電特性、氧化鋅避雷器參數(shù)、氧化鋅避雷器接地裝置的接地電阻為線路絕緣水平有關(guān)。其中的雷電特性目前從相關(guān)專業(yè)書籍還缺乏數(shù)據(jù)，只能加以假定。如按多雷區(qū)區(qū)假定為例：配電線路的感應(yīng)過電壓幅值為200～250kV峰值，波頭為2μs，線路采用P-15T針式絕緣子，防雷接地電阻為10Ω及以下，建議每隔200～300m安裝一組氧化鋅避雷器。但安裝氧化鋅避雷器亦有不足之處：（1）破壞架空絕緣導(dǎo)線的主絕緣，可能會(huì)因密封不良而引發(fā)架空絕緣導(dǎo)線線芯進(jìn)水，容易在線路弧垂最低點(diǎn)處產(chǎn)生積聚水份并發(fā)生電化腐蝕，運(yùn)行至6～7年后會(huì)發(fā)生腐蝕斷線事故；（2）氧化鋅避雷器在使用時(shí)，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(huì)增加系統(tǒng)接地故障的點(diǎn)數(shù)。

（三）安裝防弧金具

在距離絕緣中心150～200mm的范圍內(nèi)（負(fù)荷側(cè)）剝離一小段絕緣導(dǎo)線的絕緣層，安裝上防弧金具，可使雷電過電壓在防弧金具與絕緣子鋼腳之間定位閃絡(luò)，接續(xù)的工頻短路電流電弧的弧根固定在防弧金具上燃燒，從而保護(hù)導(dǎo)線免于燒傷。該方式操作簡便，投資少，能防止雷擊斷線，但需剝離絕緣層，存在局部導(dǎo)線裸露，并且在雷擊后必須要更換燒傷的防弧金具，增加維護(hù)工作量，只適合在市區(qū)及適合開展帶作業(yè)的地方，不宜推廣。

（四）安裝線路過電壓保護(hù)器

線路過電壓保護(hù)器是由非線性電阻限流元件（氧化鋅閥片）及串聯(lián)放電間隙（不銹鋼引流環(huán)）組成，在雷電過電壓閃絡(luò)后引起的工頻續(xù)流流過線路過電壓保護(hù)器，非線性電阻限流元件（氧化鋅閥片）利用其電壓高時(shí)阻值低，電壓低阻值高的特性，將正弦波形的工頻續(xù)流轉(zhuǎn)變成尖頂波，尖頂波電流在過零前有相當(dāng)長的時(shí)間電流幅值較小，同時(shí)，限流元件的殘壓削減放電電壓，截?cái)喙ゎl續(xù)流使電弧瞬間熄滅。此時(shí)，串聯(lián)間隙起隔離作用，保護(hù)限流元件耐受較高的過電壓而不損壞，有效地阻止架空絕緣導(dǎo)線發(fā)生雷擊斷線事故。這種方式成本比安裝氧化鋅避雷器稍低，而且與絕緣子并聯(lián)安裝，不損壞絕緣導(dǎo)線的主絕緣層，基本上免維護(hù)。此方法經(jīng)濟(jì)，實(shí)惠，便于運(yùn)行維護(hù)，值得在已運(yùn)行中的架空絕緣導(dǎo)線推廣應(yīng)用。

（五）裝設(shè)小型避雷針

由于配電線路直線桿塔多采用針式瓷瓶。雷電一般都是找最高點(diǎn)通過金屬形成放電通道，雷電放電地點(diǎn)多數(shù)為桿塔針式瓷瓶頂左右20cm以內(nèi)為放電范圍，很少在線路檔距中央進(jìn)行放電。根據(jù)此特點(diǎn)，可在桿塔頂端上安裝一個(gè)簡易小型避雷針，通過25mm2的多股銅線把小型避雷針與桿塔接地體連接起來，起到引雷，防止雷電直落在針式瓷瓶頂左右20cm范圍（由于有色金屬近年來價(jià)格攀升，犯罪分子瞄準(zhǔn)了配電線路用于工作和保護(hù)接地的多股銅線，建議新建及技改的多股銅線換用更高一級(jí)截面的鋼絞線，起到防盜和保護(hù)作用）。適用于空曠的田野。市區(qū)十字路口（屬于沒有被高層建設(shè)防雷保護(hù)）等場所。

（六）降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平防止雷電流反擊的有效措施

規(guī)程規(guī)定，有避雷線的線路，每基桿塔的工頻接地電阻，在雷季干燥時(shí)不超過下表所列數(shù)值：

對(duì)于架空絕緣導(dǎo)線線路來說，每基桿塔應(yīng)有良好的接地，通過35mm2以上的多股鋼絞線（因近年來有色金屬漲價(jià)，不法分子把手伸向了電力企業(yè)戶外的金庫，為此把銅鉸線換成沒有商品意義的鋼絞線可以起到防盜及防破壞）把桿塔橫擔(dān)連接起來，提高線路的線路耐雷水平防止雷電流反擊的有效措施。

（七）采用新的架設(shè)方式——集束絕緣導(dǎo)線架設(shè)方式

從一些文獻(xiàn)資料了解，在日本、韓國的非市區(qū)及東南來一些國家多數(shù)采用集束絕緣導(dǎo)線架設(shè)。由于上述國家多數(shù)土地為私有制，線路通道受到限制，采用集束絕緣導(dǎo)線架設(shè)解決通道問題。采用此方法架設(shè)可以提高防雷水平，因?yàn)榻^緣導(dǎo)線線路基本上全線靠鋼絞線掛裝有絕緣間隔（50*50）的集束絕緣導(dǎo)線；在耐張桿（如分支、柱上開關(guān)、柱上隔離刀閘等）裝設(shè)小型避雷針。此方法只適用于新規(guī)劃建設(shè)的線路，優(yōu)點(diǎn)是全線防雷水平高，直線桿塔緊湊，鋼材使少；缺陷是在檔中補(bǔ)桿塔、和帶電引接比較困難。

（八）絕緣導(dǎo)線與裸導(dǎo)線混合架設(shè)

在配電網(wǎng)中，有一部分是要經(jīng)過空曠的田野和樹林區(qū)，像這樣的區(qū)域我們可以采用絕緣導(dǎo)線與裸導(dǎo)線混合架設(shè)，把絕緣導(dǎo)線架設(shè)在下層，用于解決“樹線”矛盾，上層采用裸導(dǎo)線架設(shè)，最大程度防止下層絕緣導(dǎo)線受雷直擊，減少因絕緣導(dǎo)線雷擊斷線機(jī)率；也可在城區(qū)公園、樹木較多街道。

（九）綜合運(yùn)用

配電線路有可能是由市區(qū)送到郊區(qū)，也有郊區(qū)送往用電密度集的市區(qū)。經(jīng)過農(nóng)村、空曠的田野、高層建筑區(qū)域等，那么我們就要根據(jù)配電線路走廊選擇防雷方式，綜合利用，把投資降到最低。如在高層建筑區(qū)域配電線路處于建筑防雷保護(hù)，我們不用選擇防雷方式；在空曠的田野選擇小型避雷針或是架設(shè)部分避雷線，起到防止絕緣導(dǎo)線被雷電擊危險(xiǎn)。

三、結(jié)論

漳州電業(yè)局直供區(qū)多雷區(qū)的郭坑鎮(zhèn)、顏厝鎮(zhèn)、石亭鎮(zhèn)的多條易受雷擊害的絕緣架空線路進(jìn)行改造，2008年將郭工Ｉ、II線，郭院Ｉ、II線，農(nóng)業(yè)線全線加架設(shè)避雷線的；2009年將顏九線，上街線，銀塘線，長邊I線（與長邊II線同桿加設(shè)，長邊I線在上線）全線有選擇性的分段裝設(shè)氧化鋅避雷器；2010首次對(duì)市郊石亭變跨越丘陵巨尾桉地帶的6條10kV饋線采用高壓絕緣集束導(dǎo)線裝設(shè)方式，解決了樹線問題和在空曠的丘陵地帶易遭雷擊斷線的問題。目前從15條改造的絕緣導(dǎo)線運(yùn)行情況來分析，線路出現(xiàn)跳閘、接地情況，都未發(fā)現(xiàn)雷擊現(xiàn)象。

絕緣導(dǎo)線雷擊必?cái)啵@是其特性所燃。我們?cè)谶x擇防雷方式的方針應(yīng)是采用的防雷方式最能防止雷直擊絕緣導(dǎo)線和限制雷擊免于燒斷導(dǎo)線及不破壞絕緣導(dǎo)線的絕緣層（防水密封和絕緣恢復(fù)）。今后隨著配電線路的雷電特性進(jìn)一步的摸清，防雷保護(hù)措施將更為完善、合理，架空絕緣導(dǎo)線的運(yùn)行會(huì)更加安全與可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]中國電力百科全書（第2版輸電與配電卷）[M]．中國電力出版社，2001.

作者簡介：陳振全（1979-），男，福建龍海人，福建省電力有限公司漳州電業(yè)局配電線路工技師，高壓線路帶電檢修工技師，電力工程助理工程師，研究方向：過配電線路運(yùn)行維護(hù)檢修、10kV帶電作業(yè)、電力電纜檢修、配電線路應(yīng)急搶修。

（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）