10kV架空絕緣導線雷擊原因分析及措施

丘耀明

（廣東電網(wǎng)有限責任公司江門開平供電局，廣東 開平 529300）

0 前言

隨著我國10kV配電網(wǎng)改造的不斷深入，目前主要使用架空絕緣導線，但是架空線路十分容易遭受雷擊而產(chǎn)生事故，因此必須要選擇一些防雷性能強的絕緣導線，架空絕緣導線的應用有效的解決了裸線難以解決的走廊以及安全問題，并且相比于地下電纜，具有低成本建設快的特點。但是目前架空導線遭到雷擊斷線的情況卻頻頻出現(xiàn)，所以必須要采取相關措施，以此來降低配電網(wǎng)的故障率，保證配電網(wǎng)的安全運行。

1 架空導線雷擊斷線的主要原因

對于10kV配電線路來說，主要的特點是分布廣以及絕緣水平低，因此無法承受住直擊雷以及感應雷的電擊，直擊雷以及感應雷的電壓非常高，超過了絕緣導線的承受范圍，所以經(jīng)常會出現(xiàn)導線燒斷現(xiàn)象[1]。而且雷擊絕緣導線與雷擊裸導線電弧的發(fā)展過程存在很大的差異，在雷電高電壓作用于裸導線時，將會引發(fā)絕緣子的閃絡，并且由于電動力的關系，會使連續(xù)工頻短路電流在電磁力的作用下向著背離電源的方向運動，同時相應的弧腹在向前進行運動時，將會因熱力作用而在空中漂浮，最終由于電弧的溫度分布不均，導致了根部溫度過高，最終燒斷導線，但是由于弧根是沿著導線進行運動的，溫度不會過于集中，所以燒斷導線的情況很少。

而對絕緣導線來說則是不同，當雷電電壓集中在絕緣導線時，那么將會導致絕緣層與絕緣子同時被擊穿，由于雷擊瞬間的電壓過大，絕緣層會被擊穿。但這時導線不會被燒斷，然而在雷電過電壓閃絡時，將會產(chǎn)生數(shù)千安培的工頻電流，那么電弧的壓力將會瞬間增大，從而導致弧根的溫度也瞬間升高。但是由于弧根是被固定住，導致了溫度過于集中致使絕緣層溫度過高發(fā)生燃燒，最終燒斷導線。

2 防止雷擊斷線的主要措施

2.1 架空地線

可以安裝架空地線，其主要作用是將幅值比較大的雷電電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的電流，能夠順利的傳輸?shù)降叵拢源藖斫档屠纂姷碾妷?，使電壓能夠在導線的承受范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)斷線的狀況。安裝架空地線主要在絕緣水平比較高的配電線路中應用。由于10kV絕緣水平相對來說比較低，因此不會得到采用，否則將會出現(xiàn)反擊閃絡，最終燒斷導線，并且架空地線主要是應用在直擊雷頻繁的區(qū)域[2]。

2.2 氧化避雷針

可以安裝氧化避雷針，隨著科學技術的不斷發(fā)展，氧化鋅閥片技術也在不斷的發(fā)展，這使氧化鋅避雷針的避雷效果逐漸提升，并且近年來得到了廣泛的應用。其中氧化避雷針的主要工作原理是能夠限制電壓的增幅，在雷擊閃絡之后，能夠有效的吸收雷電中的電壓，以此在最大程度上阻止工頻續(xù)流起弧，最終防止導線被擊穿燒斷。但是避雷針無法起到絕對的作用，并且氧化避雷針的成本非常高，無法大面積的投入使用，所以必須對其防雷的特性進行全面分析，以此來探究出在適當?shù)木嚯x中進行氧化避雷針的安裝，盡量做到用最少的設備起到最大的效果，做好降低成本。但是對于氧化避雷針來說，還是存在一些缺陷，安裝氧化避雷針會影響架空絕緣導線的主絕緣，并且密封度無法做到完美，最終會出現(xiàn)絕緣導線線芯進水，內(nèi)部發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，長期下來還是會發(fā)生斷線現(xiàn)象。另外氧化避雷針與架空線并聯(lián)在一起，由于受到工頻電壓的作用，會降低絕緣性能，雖然降低了斷線的故障，但是會影響到線路運行的可靠性。并且若是氧化避雷針被擊穿，那么對于故障的查找將會更加的復雜，難度更大。

2.3 安裝穿刺型防弧金具

安裝穿刺型防弧金具主要是利用金具自身的性能，能夠承受住工頻電弧的溫度，最終防止絕緣導線溫度過高而燒斷，主要是在絕緣子中心的負荷側進行安裝，以此來保證雷電高電壓能夠在絕緣子以及防護金具的鋼腳之間定位閃絡。這樣工頻短路電流固定的弧根能夠在金具上進行燃燒，最終避免對導線進行灼燒，防止斷線事故的出現(xiàn)。防弧金具主要是由高壓電級、低壓電級以及絕緣罩組成見圖1所示，其中高壓電極主要與絕緣導線的穿刺進行連接，以此來引出高電位，并且其中低壓電極主要是安裝在絕緣子的底部，最終形成間隙，同時間隙的距離不能夠超過絕緣子電弧放電的距離，這樣能夠保證雷電在間隙上放電。另外對于工頻電弧燃燒的間隙來說，雷電沖擊放電后，其中工頻電弧的弧根將會沿著間隙進行移動，并且會在間隙上進行燃燒，這樣有效的防止了絕緣導線被燒斷，并且也能夠保證電壓的穩(wěn)定性。而絕緣罩的主要功能是能夠罩住高壓電級，并且對其進行絕緣處理。

穿刺型防弧金具具有穩(wěn)定電壓的能力，能夠有效的將雷電的電壓作用在間隙之間，從而保證導線的熱穩(wěn)定性，避免導線燃燒現(xiàn)象的出現(xiàn)。防弧金具安裝起來十分方便，并且成本較低，具有很高的可靠性，但是對于一些使用時間長的防弧金具必須進行及時的更換[3]。

圖1 防弧金具構成

2.4 過電壓保護器

圖2為過電壓保護器的構成，是利用非線性電阻限流元件與放電間隙進行串聯(lián)，將其安裝在絕緣子上，若是雷電電壓過大，導致了放電短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，那么在過電壓保護器將會對其進行處理，在過電壓保護器中裝有不銹鋼引流環(huán)，能夠?qū)⒐ゎl續(xù)流直接引向電阻限流元件，也就是所謂的氧化鋅閥片，氧化鋅閥片具有非線性特征，因此能夠?qū)⒄也ㄐ蔚墓ゎl續(xù)流進行轉(zhuǎn)化，使其變成尖頂波，并且相應的限流元件能有效降低電壓，迅速的切斷工頻續(xù)流，從而防止導線過熱而引發(fā)的斷線現(xiàn)象。

圖2 過電壓保護器的構成

2.5 局部增加絕緣的厚度以及延長閃絡路徑

雷電電壓擊打在配電線路上，若是絕緣子的性能低于電壓的強度，那么將會發(fā)生閃絡的現(xiàn)象，在閃絡后將會產(chǎn)生工頻續(xù)流，最終引發(fā)了短路的現(xiàn)象，燒斷絕緣導線，但是對于工頻續(xù)流的產(chǎn)生還是取決于相應的配電線路電壓強度以及閃絡路徑長度等方面，其中最為重要的決定條件便是閃絡路徑的長度以及線路中的工作電壓，但是對于一些中性點直接接地的配電系統(tǒng)，若是工作的電壓以及閃絡路徑長度的比值逐漸降低，那么雷電閃絡發(fā)展成為工頻電流的幾率也會逐漸的下降。所以可以適當?shù)难娱L閃絡的路徑，其中主要的方式是：在不破壞絕緣導線的前提下，設計時做好長閃絡避雷器與絕緣子之間的配合，若是相應的長閃絡避雷器發(fā)生閃絡，那么絕緣導線與避免器的對應出已經(jīng)被嚴重的破壞，這樣，長閃絡避雷器的放電電壓將會比絕緣子低，從而可以達到一個很好的配合。并且在進行安裝時，要充分的考慮到長閃絡避雷器與絕緣導線之間的配合問題，但是這種方式的很難在實際中實現(xiàn)。其次，是利用新型結構的絕緣子，在絕緣子與導線的連接處，將導線的局部部分進行剝離，以此來使電弧能夠在剝離的空隙間進行移動，防止集中在某一點導致溫度過高而燒斷導線。

3 結語

對于10kV架空絕緣導線來說，經(jīng)常會出現(xiàn)雷擊斷線的現(xiàn)象，因此必須要采取措施來避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以安置避雷針以及相應的防弧金具等措施進行預防，但是每一種方式都有著自身獨特的優(yōu)勢以及缺點，所以必須針對每一種方式進行全面的研究分析，同時結合其他方式的優(yōu)缺點，設計出最為合適的避雷方式，以此來保證10kV配電網(wǎng)的正常運行。

[1]張峰.6-10kV架空絕緣導線防雷措施研究和應用[J].河南科技,2013(05):50-51.

[2]李政，寧彤，馬建等.架空絕緣導線雷擊斷線分析及防雷對策[J].安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報,2012(02):60-65.

[3]羅國輝.在運行中10kV架空絕緣導線斷線問題與解決辦法[J].廣東科技，2010(01):30-31.