農(nóng)村配網(wǎng)10KV架空絕緣線路雷擊斷線原因分析及防護措施*

宋先勇

（湖南省電力公司岳陽臨湘電力局，湖南 岳陽 414300）

1 概述

近年來隨著農(nóng)網(wǎng)改造的啟動，農(nóng)村配網(wǎng)逐步采用絕緣導線，導線的防雷擊問題一直是人們關注的焦點［1－4］.絕緣導線是以耐候型絕緣材料作外包絕緣的用于戶外架空敷設的導線，絕緣導線有許多優(yōu)點.

1.1 提高供電的可靠性和電壓質(zhì)量

與裸導線相比，絕緣導線具有優(yōu)越的絕緣性能，有效防止因外來物體引起的相間短路，有利于減少同桿架設線路因作業(yè)而停電的次數(shù)，減少了因檢修而停電的時間，提高線路安全供電的可靠率.導線能通過狹小通道，有利于高壓導線直接深入負荷中心，減小了低壓線路的供電半徑，提高電壓質(zhì)量.

1.2 簡化桿塔結構

可以減小線路相間的距離，降低線路支持件的絕緣要求，能增加同桿線路的回路數(shù)，可沿墻敷設，節(jié)約了線路材料.

1.3 解決樹線矛盾

有利于減少線下樹木的修剪量，也適合在林場架設，解決了樹線之間的矛盾，有利于環(huán)境保護.

雖然絕緣導線具有較多優(yōu)點，然而，使用絕緣導線以來，雷擊斷線事故經(jīng)常發(fā)生，是運行單位遇見的常見問題.截止2011年8月，臨湘市農(nóng)村配網(wǎng)10KV絕緣線路112KM，發(fā)生雷擊斷線的事故呈上升趨勢.2000－2010年間，臨湘共發(fā)生29次雷擊斷線事故，其中2010年共發(fā)生7次雷擊斷線事故.10KV絕緣導線雷擊斷線事故已嚴重威脅到農(nóng)村配網(wǎng)運行安全，威脅人身安全，造成巨大財產(chǎn)經(jīng)濟損失.統(tǒng)計表明，縣城內(nèi)因建筑物屏蔽及配變等電氣設備，有防雷接地措施，則事故數(shù)相對較少；在城郊結合部或農(nóng)村空曠處較多，因此解決農(nóng)村配網(wǎng)10KV絕緣線路雷擊斷線是我們急需解決的重要問題.

2 架空絕緣導線雷擊斷線原因

雷擊過電壓分為直擊雷和感應雷.雷擊線路但不至于引起絕緣閃絡的最大雷電流峰值（KA）稱為線路的耐雷水平.雷電流峰值I（kA）的概率曲線可由公式lgP=－I/108表示，P是峰值等于或大于I的雷電流出現(xiàn)的概率.例如，峰值大于50kA的概率33；，概率為50；的雷電流，等于或超過32.5kA.線路年平均受雷擊次數(shù)N=γhT，這里h為線路平均高度，參考取h=10米，γ為地面落雷密度，參考取γ=0.015/km2，T為年平均雷電日，超過40為多雷區(qū)，不足15為少雷區(qū)，參考取T=40（近三年，臨湘縣年平均雷擊次數(shù)為49），則N=6次/100km·年.配電線路耐雷擊水平很低，對于裸導線，如果直擊雷或感應雷過電壓，引起絕緣子閃絡，在電動力的作用下，工頻短路電流電弧沿著導線滑動，在工頻續(xù)流燒斷導線或損壞絕緣子之前，將會引起斷路器動作，從而切斷電弧，不會嚴重燒傷導線.而絕緣導線則不同，雷電過電壓時，絕緣子因閃絡而擊穿導線絕緣層，絕緣層被擊穿后呈現(xiàn)針孔狀，沖擊閃絡轉為工頻電弧，由于周圍受到絕緣的阻隔，弧根只在針孔處燃燒，從而在極短的時間內(nèi)，斷路器還沒來得及動作，導線就會被整齊地燒斷.所以，架空絕緣導線雷擊斷線事故率明顯高于裸導線.

在城區(qū)因高樓等建筑屏蔽，雷擊機率較少，而農(nóng)村空曠處相對較多，特別是農(nóng)村變電站出線1KM內(nèi)，常無配變、斷路器等電氣設備，也無相應的附屬的防雷接地設施，雷擊斷線幾率更高.

架空絕緣導線在運行中，也有非雷擊造成斷線的情況，如因破皮后無防水措施導致進水，腐蝕導線，水分聚集在弧垂處，導致電場畸變，加快絕緣層的電化腐蝕，最終形成腐蝕斷線事故，這類斷線原因與雷擊造成的斷線完全不同.

由上述分析可知，為減少雷擊斷線事故，應及時采用切斷雷電流引起的工頻續(xù)流.

3 絕緣導線雷擊斷線的防范措施

絕緣導線由于其導線外層絕緣良好，又采用絕緣金具敷設，遭受雷擊往往會發(fā)生在導線的絕緣薄弱點對地閃絡而引起斷線事故.因而，可采取人為指定絕緣薄弱點的方法來防止意外閃絡.總體來講，主要的防范措施有“疏導”和“堵塞”兩種.疏導是指將絕緣子附近的絕緣導線局部裸線化，使其工頻電弧的弧根轉移，或者在固定特制的金具上燃燒，從而保護導線，避免燒傷.疏導方式操作簡單、投資少，但由于局部裸露，存在密封和絕緣等缺陷，即存在腐蝕斷線的隱患；此外，線夾裝置也存在抗震性能差等問題.當線路受外力或外來物體短接干擾時，常發(fā)生故障.堵塞是指阻止雷擊閃絡后工頻續(xù)流起弧.

為了降低的雷擊斷線事故率，常在線路中裝設防雷擊設備加以預防，具體如下：

3.1 架空避雷線

對于空曠地區(qū)，在架空線路中，同桿架設架空避雷線，防止配電架空絕緣線路感應過電壓，此方案一般用在投資較大的輸電線路中，主要用于防直擊雷擊斷線.然而，由于配電線路設計時，絕緣標準較低，耐雷擊能力較弱，當雷擊中架空避雷線時，反而容易造成反擊閃絡，導致工頻續(xù)流熔斷絕緣導線.而且桿塔要加高，投資大，效果差，應用價值不大.

3.2 加裝防雷支柱絕緣子

加裝防雷支柱絕緣子是“疏導”方式，在絕緣子固定處將絕緣層剝離，絕緣導線與絕緣子上部金具緊密電連接，絕緣子上部放電金具用于雷電閃絡路徑和固定工頻電弧燒灼點，絕緣子下部有引弧版.當雷電過電壓閃絡后，工頻短路電流在絕緣子上部放電金具與下端引弧板之間燃燒，放電金具保護了導線免受損傷.放電金具上加絕緣罩，絕緣罩與放電金具間留有間隙作放電通道.剝離的導線裸露部分與絕緣層之間加防水絕緣膠帶起密封和防水作用，絕緣罩兩端用防水膠帶固定.這種改造需每基更換絕緣子，投資大，施工復雜，效果好，但存在導線裸露部分進水腐蝕斷線隱患.如圖1所示.

圖1 加裝防雷支柱絕緣子絕緣導線示意圖

3.3 加裝直聯(lián)氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器具有較好的非線性電阻特性和快速阻斷工頻續(xù)流的特性，將它加到線路中，有利于限制雷電過電壓，防雷擊效果較好.但由于它的保護范圍小，只能保護本基桿塔，桿塔鐵橫擔接地，接地電阻小于10歐.加裝直聯(lián)氧化鋅避雷器必須破開絕緣層，從而會引起絕緣導線芯進水，導致避雷器導線發(fā)生電化學反應，腐蝕斷線.由于氧化鋅避雷器長期受到工頻電壓的作用，并且偶爾受到雷電過電壓和工頻續(xù)流的影響，避雷器容易發(fā)生老化，故障很多，影響供電可靠性.

每基桿塔都改造，投資大，效果較好，但可能存在腐蝕斷線和避雷器老化隱患增加運行事故發(fā)生率.如圖2所示.

圖2 加裝直聯(lián)氧化鋅避雷器絕緣導線示意圖

3.4 加裝帶間隙的氧化鋅避雷器

帶間隙的氧化鋅避雷器主要利用外間隙，形成氧化鋅限流元件的對外放電間隙，若線路因雷電過電壓，雷電流經(jīng)氧化鋅限流元件的對外放電間隙釋放，工頻續(xù)流則被氧化鋅限流元件截斷，有效的避免了架空絕緣線路雷擊斷線故障的發(fā)生.帶間隙的氧化鋅避雷器通過空氣間隙與導線連接，當雷電流作用時，承受工頻電壓的作用.因為受到不銹鋼引流環(huán)串聯(lián)間隙的隔離作用，即使限流元件電阻片出現(xiàn)劣化，也不至于影響線路的正常運行，具有可靠性高、運行壽命長等優(yōu)點.為保證正常運行電壓和操作電壓絕緣導線不閃絡，雷擊時串聯(lián)間隙可靠擊穿，串聯(lián)間隙距離選為100±5mm，桿塔接地電阻應小于10歐.縣城市區(qū)線路周圍有遮擋區(qū)域可不改造，電氣設備附帶有防雷接地裝置的桿塔也可不改造，其余絕緣線路每三基改造一基，投資小，效果好.

2011年3月我局對雷電斷線事故較多的4條農(nóng)村架空絕緣線路采用加裝帶間隙的氧化鋅避雷器的措施后，在3－9月雷雨季節(jié)均未發(fā)生雷擊斷線事故了.2條線路采用加裝直聯(lián)避雷器的措施，雷雨季節(jié)除發(fā)生1次避雷器燒壞造成接地故障外，也未發(fā)生雷擊斷線事故.如圖3所示.

圖3 加裝帶間隙的氧化鋅避雷器絕緣導線示意圖

4結論

本文對架空絕緣導線的雷擊斷線原因進行分析，得到防范雷擊斷線主要措施是及時切斷雷電流而引起的工頻續(xù)流.而采用加裝直聯(lián)氧化鋅避雷器和加裝帶間隙的氧化鋅避雷器可有效切斷雷電流引起的工頻續(xù)流，防止線路雷擊跳閘和斷線，兩種方式均取得了很好的保護運行效果.經(jīng)過綜合比較，發(fā)現(xiàn)采用加裝帶間隙的氧化鋅避雷器具有更高的運行可靠性，更好的經(jīng)濟性，這是目前主要的防范措施.

［1］何福初，梅晶，崔洪剛.10KV架空絕緣導線雷擊斷線的防治措施［J］.湖北電力，2010，34（1）：52～56.

［2］陳維江，沈海濱，陳秀娟等.10KV配電網(wǎng)架空絕緣導線雷擊斷線防護［J］.電網(wǎng)技術，2007，31（22）：34～38.

［3］袁力，史智萍，于麗楠.10KV架空絕緣導線雷擊斷線防護措施應用與研究［J］.華北電力技術.2007，（1），18 ～19.

［4］唐興祚.高電壓技術［M］.重慶：重慶大學出版社，1991.