10kV架空線路絕緣子防雷

宋平輝

（上海交通大學(xué)）

10kV架空線路絕緣子防雷

宋平輝

（上海交通大學(xué)）

電力行業(yè)中出現(xiàn)安全事故的原因較多，但是其中最為頻繁的事件就是雷害事故，雷害事故對(duì)于配電網(wǎng)的正常運(yùn)行及安全存在著較大的危害，影響人們對(duì)于電能的使用，因此增加配電網(wǎng)對(duì)于雷電的絕緣性能就尤為關(guān)鍵，配電網(wǎng)絕緣能力已經(jīng)成為我國電力行業(yè)發(fā)展中的重要內(nèi)容。本文對(duì)10kV配電網(wǎng)的架空線路絕緣子防雷性能做了分析，了解雷電對(duì)于配電網(wǎng)架空線路的影響，探索我國10kV架空線路絕緣水平，進(jìn)而提出相對(duì)應(yīng)的意見，希望能夠促進(jìn)我國電力行業(yè)絕緣能力的提高。

架空線路；加強(qiáng)絕緣；不平衡絕緣；避雷器；保護(hù)間隙；接地電阻；避雷線

1 10kV架空線路絕緣子防雷的必要性

我國電力系統(tǒng)中的主要成分就是10kV架空線路，但是10kV架空線路在實(shí)際運(yùn)行過程中絕緣性能較低 ，對(duì)于雷電幾乎沒有任何絕緣能力，因此是電力系統(tǒng)中經(jīng)常遭遇雷電的部分，特別是雷電較為頻繁的地區(qū)，該地域10kV架空線路跳閘情況在該地區(qū)中跳閘數(shù)量中較大的比例。因此，增加10kV架空電路絕緣性能就尤為重要，是降低10kV架空線路出現(xiàn)跳閘情況的主要手段。

在10kV架空線路中絕緣子對(duì)于雷電忍耐僅僅在200kV左右，線路對(duì)于雷電絕緣性能也僅僅在千安。雷電擊中在大地過程中所產(chǎn)生的雷電數(shù)值能夠達(dá)到500kV以上，10kV架空線路中的絕緣子根本就沒有辦法抵抗住如此強(qiáng)烈的沖擊。根據(jù)電力行業(yè)對(duì)于安全事故統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)電力系統(tǒng)的安全事故中雷電方面的事故占據(jù)2/3以上，在發(fā)生的雷電安全事故中主要是由于感應(yīng)雷電所造成的。因此，增加10kV架空線路絕緣子防雷性能，能夠顯著降低配電網(wǎng)出現(xiàn)跳閘的可能性。

現(xiàn)階段，10kV架空線路絕緣子防雷性能中使用的措施較多，主要有使用避雷器、設(shè)計(jì)保護(hù)間隙、增加絕緣性能、安裝避雷線等。不同防雷措施安裝性能及裝置之間存在較大的差異，進(jìn)而提高10kV架空線路絕緣子防雷性能方面也有不同。

2 10kV架空線路絕緣配置

10kV架空電路經(jīng)常出現(xiàn)跳閘的主要原因就是由于架空線路的絕緣性能低下，因此增加10kV架空線路絕緣能力，提高線路防雷性能就尤為重要。世界科研人員對(duì)于10kV架空線路絕緣能力提高十分關(guān)注，已經(jīng)開展了大量研究工作，主要內(nèi)容可以分為三個(gè)方面：提高10kV架空線路絕緣子對(duì)于雷電耐受能力，更換沖擊電壓；使用不平衡絕緣裝置形式；在10kV架空線路中使用絕緣橫擔(dān)。

表 不同絕緣子防雷性能比較

由上表可以發(fā)現(xiàn)，在10kV架空線路中應(yīng)用瓷橫擔(dān)絕緣子的性能要比其他絕緣子防雷性能好?，F(xiàn)階段，我國10kV架空線路中開始應(yīng)用瓷橫擔(dān)絕緣子，替換原有的針式絕緣子。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，10kV架空線路出現(xiàn)雷擊調(diào)整的次數(shù)顯著降低，架空線路對(duì)于雷電抵抗能力明顯增加。在使用瓷橫擔(dān)絕緣子的過程中，如果適當(dāng)增加絕緣子長度，可以提高架空線路雷電預(yù)防能力。

在多回輸電網(wǎng)中主要使用的絕緣方式為不平衡絕緣方式，進(jìn)而降低架空線路中出現(xiàn)雙回同跳的問題。10kV架空線路中同塔雙回配電線路中，出現(xiàn)雷電跳閘的主要原因是感應(yīng)雷電，因此在安裝絕緣裝置中絕緣子應(yīng)該單相接地，這種安裝方式僅僅是相對(duì)于架空線路而言，這樣能夠有效抵抗架空線路中存在的部分電壓，降低其他線路中電壓數(shù)值，最終提高整個(gè)架空線路的防雷性能。

3 避雷器

10kV架空線路中最常使用也是最為有效的一種避雷方式就是在線路中安裝避雷器?，F(xiàn)階段，10kV架空線路中安裝的避雷器主要可以分為配電、線路、電站等幾個(gè)用途的避雷器設(shè)備，避雷器主要是有兩部分構(gòu)成，分別是有間隙與無間隙避雷器。

根據(jù)避雷器在10kV架空線路中實(shí)際運(yùn)行可以發(fā)現(xiàn)，如果10kV架空線路的導(dǎo)線在感應(yīng)到電壓的情況下，避雷器就會(huì)采取相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，將架空線路中所感應(yīng)到的電壓轉(zhuǎn)移到大地中，存在電壓的線路也會(huì)與周圍的線路相融合，調(diào)整線路之間電壓不平衡，進(jìn)而降低絕緣子周圍電壓，提高10kV架空線路耐雷水平。

我國10kV配電系統(tǒng)在建設(shè)中采取的都是中性點(diǎn)不接地模式，因此，如果架空線路中出現(xiàn)短路情況，架空線路中的避雷器才會(huì)采取相對(duì)應(yīng)的調(diào)整，一回兩相中安裝避雷器在理論上是不可行的，不能夠有效防止感應(yīng)雷對(duì)于架空線路的影響。

10kV架空線路中安裝避雷器具有一定優(yōu)勢，因此我國10kV配電系統(tǒng)中幾乎都安裝了避雷器，進(jìn)而降低配電設(shè)備在運(yùn)行中由于雷擊出現(xiàn)損壞或者跳閘的可能性。避雷器在實(shí)際應(yīng)用中雖然具有優(yōu)勢，但是避雷器質(zhì)量與維護(hù)問題一直是影響避雷器性能的主要限制因素。避雷器質(zhì)量出現(xiàn)問題后，雷電就會(huì)擊穿避雷器，10kV架空線路就會(huì)直接接觸大地，這種情況只有停電處理一種解決方式，進(jìn)而影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

4 其他防雷措施

4.1 保護(hù)間隙

保護(hù)間隙就是在10kV架空線路的絕緣子之間并聯(lián)兩個(gè)金屬球，金屬球內(nèi)擁有正負(fù)兩個(gè)電極，根據(jù)不同10kV架空線路絕緣子對(duì)于雷電沖擊水平來確定絕緣子之間的間隙。正常情況下，雷電保護(hù)間隙中的電壓數(shù)值應(yīng)該低于10kV架空線路絕緣子串放點(diǎn)電壓數(shù)值。10kV架空線路在日常運(yùn)行過程中，保護(hù)間隙將存在架空線路的電場之中，但是如果架空線路的電場無法擊穿保護(hù)間隙，架空線路正常運(yùn)行并不受到影響。雷電在擊中架空線路時(shí)，架空線路與大地之間存在較大電壓情況下，保護(hù)間隙所釋放的電壓就會(huì)低于絕緣子所釋放的電壓，進(jìn)而保護(hù)架空線路不被雷電損壞。如果導(dǎo)線為絕緣性導(dǎo)線時(shí)，保護(hù)間隙中的裝置就能夠避免雷擊事件發(fā)生。大氣環(huán)境中的絕緣性能能夠在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，因此保護(hù)間隙保護(hù)方式也是瞬間性保護(hù)形式，這就需要在架空線路中增加重合閘所能夠承受的功率。但是在增加重合閘功率的過程中，架空線路耐雷水平就會(huì)有所降低，增加了跳閘時(shí)間發(fā)生的可能性。

根據(jù)這種情況，10kV架空線路在安裝中就應(yīng)該預(yù)先設(shè)計(jì)出應(yīng)對(duì)跳閘情況的方案，同時(shí)使用增加間隙防雷裝置數(shù)量的形式，保護(hù)10kV架空線路中的絕緣子，防止絕緣子由于雷電出現(xiàn)絕緣導(dǎo)線斷線的事故出現(xiàn)。

4.2 降低接地電阻

在10kV架空線路中降低接地電阻能夠有效降低線路在雷擊狀態(tài)下出現(xiàn)跳閘的機(jī)率。10kV架空線路中出現(xiàn)跳閘的主要原因就是由于感應(yīng)雷所造成，因此在10kV架空線路中應(yīng)用降低接地電阻防雷措施效果并不是十分明顯。但是降低接地電阻在實(shí)際應(yīng)用中能夠控制雷電電流泄漏，降低雷電對(duì)于配電設(shè)備的沖擊損壞。除此以外在10kV架空線路中應(yīng)用降低接地電阻防雷模式，還能夠降低雷擊大地過程中架空線路桿塔中的電為，防止雷電反擊情況的發(fā)生。

4.3 架設(shè)避雷線

提高10kV架空線路中耐雷水平效果最為明顯的方式就是避雷線，其特點(diǎn)讓110kV電壓以上的線路在安裝避雷裝置中廣泛應(yīng)用避雷線?，F(xiàn)階段，我國10kV架空線路中安裝避雷線還較少。

在雷電擊中大地的過程中，避雷線能夠與架空線路之間形成耦合性關(guān)聯(lián)，避雷線主要作用在架空線路絕緣子兩端中，能夠有效降低絕緣子兩端的電壓數(shù)值，因此，避雷線在架空線路中擁有良好的耐雷性能，在我國高電壓架空線路防雷中廣泛應(yīng)用。但是在10kV架空線路中安裝避雷線，就有可能由于避雷線所具有的引雷性能，增加雷電擊中架空線路的幾率，造成不必要的線路損壞，因此我國10kV架空線路絕緣子防雷中很少使用避雷線。

5 結(jié)束語

綜上所述，提高10kV架空線路絕緣子防雷性能最為顯著的方式就是更換絕緣水平更為良好的絕緣子，其中架空線路中的上導(dǎo)線絕緣子的性能應(yīng)該低于下導(dǎo)線絕緣子能力，所安裝的絕緣子型號(hào)規(guī)格應(yīng)該保持一致，這樣才能夠有效提高10kV架空線路絕緣子防雷性能，且如果架空線路中絕緣子性能差距越大，架空線路所具有的防雷性能將越加顯著。絕緣子在實(shí)際應(yīng)用中較為容易損壞，因此10kV架空線路在設(shè)計(jì)中應(yīng)該允許跳閘事故的發(fā)生，在此基礎(chǔ)上安裝防雷設(shè)施，保證架空線路能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文僅僅對(duì)于架空線路絕緣子防雷措施簡單分析，僅供參考。

［1］陳偉明.10kV架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線分析及預(yù)防［J］.供用電，2013（5）.

［2］陳年彬.采用避雷器防止10kV架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線［J］.中國電力. 2013（S1）.

（2016-07-06）