架空絕緣導(dǎo)線防雷措施應(yīng)用

陳建峰

（江陰市供電公司，江蘇 江陰 214400）

近年來(lái)，隨著10kV配電線路網(wǎng)絡(luò)不斷完善，架空線路通道由于樹(shù)枝、鳥(niǎo)類等外物引起架空裸導(dǎo)線的故障也逐年增多。為了提高供電可靠性，各個(gè)供電企業(yè)在10kV配電線路中采用了部分架空絕緣導(dǎo)線，由于架空絕緣導(dǎo)線多了一層絕緣皮，有了較裸導(dǎo)線優(yōu)越的絕緣性能，可減少線路相間距離，降低對(duì)線路支持件的絕緣要求，提高同桿線路回路數(shù)，可以防止外物引起的相間短路。同時(shí)由于其較裸導(dǎo)線受氧化腐蝕程度小，可以提高線路的使用壽命。從目前了解的運(yùn)行狀況分析，采用了絕緣導(dǎo)線大大提高了線路絕緣水平，大大降低了線路的故障率，得到了預(yù)期的效果。然而新產(chǎn)品的運(yùn)用同時(shí)也產(chǎn)生了新的技術(shù)問(wèn)題，主要表現(xiàn)是絕緣導(dǎo)線在受到雷擊時(shí)斷線問(wèn)題十分突出，給運(yùn)行部門(mén)帶來(lái)了極大的麻煩。因此，為了確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行，必須采取有效的方法來(lái)解決絕緣導(dǎo)線雷擊斷線問(wèn)題。

1 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)線的物理特性存在著明顯的不同：當(dāng)直擊雷或感應(yīng)雷過(guò)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可在電動(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)線或損壞絕緣子之前引起斷路器動(dòng)作，從而切斷電弧。因此，裸導(dǎo)線的斷線故障率是明顯低于架空絕緣導(dǎo)線。然而對(duì)于架空絕緣導(dǎo)線，在雷擊過(guò)電壓閃絡(luò)時(shí)，瞬間電弧的電流很大但時(shí)間很短，只是在架空絕緣導(dǎo)線絕緣層上形成擊穿孔，而不會(huì)燒斷導(dǎo)線。但是，當(dāng)雷電過(guò)電壓閃絡(luò)，特別是在兩相或三相之間閃絡(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，這個(gè)時(shí)候由于架空絕緣導(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。因此可見(jiàn)，雷擊過(guò)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。

2 主要防范措施

2.1 架設(shè)屏蔽線（地線）

對(duì)絕緣架空線路，在頂相橫擔(dān)架一根或在桿塔兩側(cè)距離桿塔一定距離處分別架設(shè)兩根感應(yīng)雷屏蔽線，屏蔽線到導(dǎo)線的間距應(yīng)一般不小于30cm，同時(shí)每隔4-5基桿，在桿塔處集中接地，接地電阻應(yīng)不大于10W。架設(shè)屏蔽線的其實(shí)就是人為的將地電位抬高，主要的作用是將幅值很大的雷電過(guò)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(guò)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。但由于10kV配電網(wǎng)絕緣水平較低，雷擊架空地線后極容易造成反擊閃絡(luò)，仍然會(huì)發(fā)生工頻續(xù)流燒斷絕緣導(dǎo)線，同時(shí)由于架設(shè)了屏蔽線，增加了桿塔的受力，從而也增大了線路建設(shè)的投資。因此，架設(shè)屏蔽線這種措施比較適合在在直擊雷頻繁的地區(qū)使用。

2.2 裝設(shè)氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器可以限制感應(yīng)過(guò)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。經(jīng)過(guò)我們江陰供電公司的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，每隔300米左右（大約5檔導(dǎo)左右）的距離安裝一組，是既經(jīng)濟(jì)又能夠可靠保護(hù)全線的措施。但安裝氧化鋅避雷器亦有不足之處：由于避雷器與外絕緣導(dǎo)線可靠連接采用是并溝線夾，必須破壞架空絕緣導(dǎo)線的主絕緣，從而可能會(huì)因密封不良而引起架空絕緣導(dǎo)線線芯進(jìn)水，容易在絕緣線路弧垂最低點(diǎn)處產(chǎn)生積聚水份并發(fā)生電－化腐蝕，運(yùn)行至幾年后會(huì)發(fā)生腐蝕斷線事故，同時(shí)氧化鋅避雷器在使用時(shí)，長(zhǎng)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)造成系統(tǒng)死接地的故障。

表1

2.3 安裝過(guò)電壓保護(hù)器

線路過(guò)電壓保護(hù)器是由非線性電阻限流元件及串聯(lián)放電間隙組裝而成，相當(dāng)于一個(gè)帶間隙的氧化鋅避雷器。當(dāng)雷電過(guò)電壓閃絡(luò)后引起的工頻續(xù)流流過(guò)線路過(guò)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，電壓低時(shí)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(guò)零前有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間電流幅值較小。與此同時(shí)，限流元件的殘壓削減了放電電壓，從而截?cái)喙ゎl續(xù)流使電弧瞬間熄滅。此時(shí)，串聯(lián)的間隙起到了隔離作用，所以保護(hù)限流元件耐受了較高的過(guò)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。并且由于它采用的安裝連接方式是與絕緣子并聯(lián)安裝，并不需要與絕緣導(dǎo)線直接連接，所以可以保證不損壞絕緣導(dǎo)線的絕緣層。

3 運(yùn)行使用效果

蘇南某市在2005年左右開(kāi)始在城區(qū)嘗試內(nèi)采用了架空絕緣導(dǎo)線。在隨后幾年中，推廣擴(kuò)展至整個(gè)地區(qū)使用，并且逐年遞增，到2011年為至絕緣導(dǎo)線已占全部架空線路20%以上。在最初的運(yùn)行過(guò)程中，采取的方式是在每250米左右距離的架空線上裝設(shè)一組氧化鋅避雷器，但在每年雷季中，被雷擊斷線的情況仍時(shí)有發(fā)生，效果不是很明顯。在隨后幾年的配網(wǎng)建設(shè)中，在保留氧化鋅避雷器的情況下，又在其余的直線桿上裝設(shè)了過(guò)電壓保護(hù)器，收到了明顯的效果。電力設(shè)備運(yùn)行單位也對(duì)過(guò)電壓保護(hù)器實(shí)際使用效果的跟蹤統(tǒng)計(jì)，下面是近幾年來(lái)對(duì)蘇南某市雷擊斷線情況的統(tǒng)計(jì)表，見(jiàn)表1

由表1中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以清晰的看出，在2007年至2010年近四年間，雖然該地區(qū)絕緣架空線路長(zhǎng)度以每年100公里左右的速度增長(zhǎng)，但由于使用了過(guò)電壓保護(hù)器作為防雷措施，全年的雷擊次數(shù)隨著絕緣導(dǎo)線長(zhǎng)度的不斷增長(zhǎng)卻在逐年明顯下降，這足以證明了過(guò)電壓保護(hù)器對(duì)架空絕緣線路有良好的保護(hù)效果。

然而在2010底至2011年上半年這段時(shí)間內(nèi)，由于受物資中標(biāo)廠家供貨周期的影響，大部分新建、改建的架空絕緣導(dǎo)線線路未安裝過(guò)電壓保護(hù)器就投入運(yùn)行，在隨后的雷雨季節(jié)中，直接造成了20次的雷擊斷線事故，隨后根據(jù)提供了現(xiàn)場(chǎng)資料分析，事故斷線的位置全部均未裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)器進(jìn)行防護(hù)。這半年的運(yùn)行情況足以體現(xiàn)了過(guò)電壓保護(hù)器在絕緣導(dǎo)線防雷方面的效果，所以現(xiàn)在已在該地區(qū)開(kāi)始大規(guī)模的使用。并且在2010年年初，江蘇省電力公司發(fā)布的《江蘇省電力公司配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則實(shí)施細(xì)則》中也對(duì)絕緣導(dǎo)線加防雷作了具體規(guī)定：對(duì)無(wú)建筑物屏蔽的絕緣線路在多雷區(qū)應(yīng)逐桿采取有效措施防止雷擊斷線，具體措施包括：安裝帶間隙氧化鋅避雷器（即過(guò)電壓保護(hù)器）、防雷金具、屏蔽分流線等。這也就驗(yàn)證了采用過(guò)電壓保護(hù)器來(lái)防止絕緣導(dǎo)線斷線的防雷措施是可靠的、有效的。

結(jié)語(yǔ)

架空絕緣導(dǎo)線區(qū)別于普通架空裸導(dǎo)線的優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用價(jià)值越來(lái)越明顯，尤其是在城區(qū)采用架空絕緣導(dǎo)線取代普通架空裸導(dǎo)線將越來(lái)越普遍。在架設(shè)架空絕緣導(dǎo)線的地方，特別是在雷電活動(dòng)活躍的蘇南地區(qū)，雷擊斷線更是一個(gè)不容忽視問(wèn)題。在防雷措施選擇上，對(duì)于直擊雷頻繁發(fā)生的區(qū)域，可以采用架設(shè)架空地線的方式，以減少直擊雷的危害；如在可靠的密封防潮措施保證之下，采用氧化鋅避雷器也是不錯(cuò)的選擇；但如果從保證絕緣導(dǎo)線的完整性來(lái)看，裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)器是目前最佳的方法。但根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，目前不論采用何種方式，均不可能完全避免絕緣導(dǎo)線雷擊斷線情況的產(chǎn)生，今后隨著對(duì)這方面的研究進(jìn)一步加深，必定會(huì)有更有效的措施來(lái)保證絕緣導(dǎo)線的安全運(yùn)行。

[1]余虹云，等.配電網(wǎng)絕緣導(dǎo)線接續(xù)與防雷技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2012.

[2]高電壓技術(shù)[M].中國(guó)水利水電出版社.

[3]架空絕緣配電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].電力工業(yè)部.