配電網(wǎng)架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)的防護(hù)措施

摘要：架空配電線(xiàn)路以絕緣導(dǎo)線(xiàn)替代裸導(dǎo)線(xiàn)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(shù)工作量；另外，絕緣導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)雷擊斷線(xiàn)的防護(hù)措施，以妥善解決雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題。

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

中圖分類(lèi)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(shù)木、鳥(niǎo)類(lèi)、違章建筑等外物引起架空裸導(dǎo)線(xiàn)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(kāi)始使用10kV架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)。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(lái)了一些新的技術(shù)問(wèn)題，主要是雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題十分突擊。在已架設(shè)的286條架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)路中，在8年時(shí)間內(nèi)已73條次線(xiàn)路受到雷擊而斷線(xiàn)。因此，為了確保架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行，必須妥善解決雷擊斷線(xiàn)問(wèn)題。

一、架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)的機(jī)理

架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)的雷擊耐受特性與架空裸導(dǎo)線(xiàn)的物理特性明顯不同：當(dāng)直擊雷或感應(yīng)雷過(guò)電壓作用于裸導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)向背離電源方向移動(dòng)，并在工頻續(xù)流燒斷導(dǎo)線(xiàn)或是損壞絕緣子之前引起斷路器動(dòng)作（線(xiàn)路上沒(méi)有避雷器情況下），切斷電弧；對(duì)于架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)，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，僅在架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)絕緣層上形成擊穿孔，不會(huì)燒斷導(dǎo)線(xiàn)。但是，當(dāng)雷電過(guò)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(xiàn)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(xiàn)。由此可見(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(xiàn)雷擊斷線(xiàn)的主要原因。

二、防范措施

根據(jù)本人從事配電線(xiàn)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(xiàn)路絕緣導(dǎo)線(xiàn)雷擊斷線(xiàn)防范措施及分析：

（一）安裝架空地線(xiàn)

架空地線(xiàn)的作用，主要是將幅會(huì)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)。但是根據(jù)統(tǒng)計(jì)，配電線(xiàn)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(xiàn)路上85%以上的雷電過(guò)電壓故障是感應(yīng)過(guò)電壓。因此，架空地線(xiàn)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(lái)已廣泛用于電氣設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)。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(xiàn)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(xiàn)。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(xiàn)路絕緣水平有關(guān)。其中的雷電特性目前從相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)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(xiàn)路的感應(yīng)過(guò)電壓幅值為200～250kV峰值，波頭為2μs，線(xiàn)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(xiàn)的主絕緣，可能會(huì)因密封不良而引發(fā)架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)芯進(jìn)水，容易在線(xiàn)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(xiàn)事故；（2）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)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(xiàn)的絕緣層，安裝上防弧金具，可使雷電過(guò)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(xiàn)免于燒傷。該方式操作簡(jiǎn)便，投資少，能防止雷擊斷線(xiàn)，但需剝離絕緣層，存在局部導(dǎo)線(xiàn)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(kāi)展帶作業(yè)的地方，不宜推廣。

（四）安裝線(xiàn)路過(guò)電壓保護(hù)器

線(xiàn)路過(guò)電壓保護(hù)器是由非線(xiàn)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(guò)電壓閃絡(luò)后引起的工頻續(xù)流流過(guò)線(xiàn)路過(guò)電壓保護(hù)器，非線(xiàn)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(guò)零前有相當(dāng)長(zhǎng)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(guò)電壓而不損壞，有效地阻止架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)發(fā)生雷擊斷線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)推廣應(yīng)用。

（五）裝設(shè)小型避雷針

由于配電線(xiàn)路直線(xiàn)桿塔多采用針式瓷瓶。雷電一般都是找最高點(diǎn)通過(guò)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?xún)?nèi)為放電范圍，很少在線(xiàn)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(jiǎn)易小型避雷針，通過(guò)25mm2的多股銅線(xiàn)把小型避雷針與桿塔接地體連接起來(lái)，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(lái)價(jià)格攀升，犯罪分子瞄準(zhǔn)了配電線(xiàn)路用于工作和保護(hù)接地的多股銅線(xiàn)，建議新建及技改的多股銅線(xiàn)換用更高一級(jí)截面的鋼絞線(xiàn)，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(méi)有被高層建設(shè)防雷保護(hù)）等場(chǎng)所。

（六）降低桿塔接地電阻是提高線(xiàn)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(xiàn)的線(xiàn)路，每基桿塔的工頻接地電阻，在雷季干燥時(shí)不超過(guò)下表所列數(shù)值：

對(duì)于架空絕緣導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，每基桿塔應(yīng)有良好的接地，通過(guò)35mm2以上的多股鋼絞線(xiàn)（因近年來(lái)有色金屬漲價(jià)，不法分子把手伸向了電力企業(yè)戶(hù)外的金庫(kù)，為此把銅鉸線(xiàn)換成沒(méi)有商品意義的鋼絞線(xiàn)可以起到防盜及防破壞）把桿塔橫擔(dān)連接起來(lái)，提高線(xiàn)路的線(xiàn)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(xiàn)架設(shè)方式

從一些文獻(xiàn)資料了解，在日本、韓國(guó)的非市區(qū)及東南來(lái)一些國(guó)家多數(shù)采用集束絕緣導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)。由于上述國(guó)家多數(shù)土地為私有制，線(xiàn)路通道受到限制，采用集束絕緣導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)解決通道問(wèn)題。采用此方法架設(shè)可以提高防雷水平，因?yàn)榻^緣導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)路基本上全線(xiàn)靠鋼絞線(xiàn)掛裝有絕緣間隔（50*50）的集束絕緣導(dǎo)線(xiàn)；在耐張桿（如分支、柱上開(kāi)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(xiàn)路，優(yōu)點(diǎn)是全線(xiàn)防雷水平高，直線(xiàn)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(xiàn)與裸導(dǎo)線(xiàn)混合架設(shè)

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

（九）綜合運(yùn)用

配電線(xiàn)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(guò)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)，起到防止絕緣導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)路進(jìn)行改造，2008年將郭工Ｉ、II線(xiàn)，郭院Ｉ、II線(xiàn)，農(nóng)業(yè)線(xiàn)全線(xiàn)加架設(shè)避雷線(xiàn)的；2009年將顏九線(xiàn)，上街線(xiàn)，銀塘線(xiàn)，長(zhǎng)邊I線(xiàn)（與長(zhǎng)邊II線(xiàn)同桿加設(shè)，長(zhǎng)邊I線(xiàn)在上線(xiàn)）全線(xiàn)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(xiàn)采用高壓絕緣集束導(dǎo)線(xiàn)裝設(shè)方式，解決了樹(shù)線(xiàn)問(wèn)題和在空曠的丘陵地帶易遭雷擊斷線(xiàn)的問(wèn)題。目前從15條改造的絕緣導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)行情況來(lái)分析，線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)和限制雷擊免于燒斷導(dǎo)線(xiàn)及不破壞絕緣導(dǎo)線(xiàn)的絕緣層（防水密封和絕緣恢復(fù)）。今后隨著配電線(xiàn)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(xiàn)的運(yùn)行會(huì)更加安全與可靠。

參考文獻(xiàn)

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

作者簡(jiǎn)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(xiàn)路工技師，高壓線(xiàn)路帶電檢修工技師，電力工程助理工程師，研究方向：過(guò)配電線(xiàn)路運(yùn)行維護(hù)檢修、10kV帶電作業(yè)、電力電纜檢修、配電線(xiàn)路應(yīng)急搶修。

（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）