陽江供電局10kV架空絕緣導線防雷擊斷線的方法分析

何平胡超強

（1.廣東電網(wǎng)公司陽江供電局，廣州 529800；2.廣州番禺電纜集團有限公司，廣州 529800）

近十年來，為了滿足供電的可靠性及電能質(zhì)量不斷提高等要求、陽江供電局配網(wǎng)中普遍采用了10kV架空絕緣導線。通過分析近幾年來的運行情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)10kV絕緣導線發(fā)生雷擊斷線和絕緣子擊穿事故呈急劇上升趨勢。雖然部分線路采取了防雷措施（安裝了穿刺式防弧金具產(chǎn)品），但效果也不明顯。究其原因主要有：

1）在雷電多發(fā)地的放電的感應過電壓中，絕緣導線的金屬導體上很快就會產(chǎn)生過電壓，之后必將在絕緣層的最薄弱點以針尖式擊穿，擊穿點也叫電弧點，由于擊穿點的通道為針尖式，所以其電阻會相當大和產(chǎn)生大量熱量、且不好散熱，如絕緣層達到熔點后甚至起助燃的作用，所以絕緣導線更易斷線。

2）在雷電擊電壓的作用下被雷電弧擊穿的導體會與絕緣子下面的金屬橫擔形成閃路，之后成為短路通道并在10kV線路恒流源的作用下形成工頻續(xù)流直至把導線熔燒斷或跳閘為止。

1 10kV架空絕緣導線受雷擊斷線在我局現(xiàn)狀

1.1 陽江市地理位置與易受雷擊關系

根據(jù)陽江氣象局對近年來的統(tǒng)計資料顯示：陽江市全年的雷雨天數(shù)為65天，這與其所處的地理位置有著密切的關系，陽江市地處熱帶沿海地區(qū)，是雷云最易形成的地區(qū)，所以我局的雷雨天數(shù)量相當多的，所以雷擊斷線在我局是常有發(fā)生的，這嚴重影響到了我局配網(wǎng)的安全運行。

1.2 我局近年10kV架空絕緣導線遭受雷擊之害情況嚴重

圖1 雷擊斷線的實物圖

近兩年來我局的配網(wǎng)10kV架空絕緣導線由于雷擊而跳閘的事故很嚴重，雷擊斷線的事故也相當嚴重，雖然斷線的機率比跳閘的低，但是其破壞性卻遠遠大于跳閘的。所以解決我局10kV配網(wǎng)線路的這一致命弱點刻不容緩。

2012年5月7日3時左右、在陽江市第二中學門口附近雷擊斷線，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查為10kV架空絕緣導線在穿刺式防雷線夾處三相線全部斷線掉落在地面上并燒成3個黑洞。幸好當時是下半夜沒有造成人員傷亡。但事后維修這條線路也花費了很多人力物力，所造成的停電，也給用戶帶來了影響。

一條線路10kV的配電線路，負荷一般在4000～5000kV左右，如果按線路平均修復時間為5h，絕緣線路的雷擊故障率在2.43次/百公年，以一檔桿絕緣線路按照50M計算，每條次線路斷線需搶修故障的人力、材料費用約15萬元。采用以下這種系統(tǒng)防雷措施后、至少可以減少80%的雷擊斷線故障、每年可增供電量14.6萬 kW·h、陽江全市每年可減少直接經(jīng)濟損失128萬元。

2 10kV架空絕緣導線雷擊斷線、跳閘流程原理剖析

在感應雷過電壓作用下：①絕緣層表層電荷與導體內(nèi)的相反電荷首先形成過電壓；②在絕緣層最薄弱點處且在橫擔金屬等附近處以針孔式擊穿并形成短路通道；③在10kV恒流源作用下形成工頻續(xù)流繼續(xù)閃絡放電；④跳閘或斷線；⑤開路并斷流。

從以上流程不難分析出，要防止雷擊斷線就必須快速切斷工頻續(xù)流。并得出以下結論：

1）絕緣層的電弧擊穿點都是發(fā)生在絕緣子底下金屬或橫擔附近的絕緣層最薄弱點。這是雷電過電壓下的正負電荷中和所致。

2）電弧擊穿后的導體在雷電過電壓作用下與其最近金屬體（絕緣子下的金屬或橫擔）形成短路通道。

3）在10kV高壓恒流源作用下，在短路通道中形成工頻續(xù)流，直至把導線熔斷和跳閘。

4）如果工頻續(xù)流的時間越長、則導線被熔斷的機會越大。所以必須要在未熔斷線的前提下利用線路的斷路保護器跳閘的原理來切斷恒流源使其切斷工頻續(xù)流而保護導體。

3 防雷擊斷線措施方法

綜上所述，要使10kV絕緣導線雷擊后不斷線必須要解決如下問題：

1）絕緣層表面的電荷必須在沒達到過電壓時就與導體內(nèi)的相反電荷中和、且中和的接觸面要足夠大（最好是大于導體截面），這樣才能像裸導體一樣具有散熱或中和快等優(yōu)點。

2）為了避免導體在沒跳閘就被工頻續(xù)流燒熔掉，工頻續(xù)流的燃燒點不能在導體處，而是引導到一個設定好的點進行燃燒，且不能靠近絕緣子，以免燒壞其傘裙，且燃燒點材料熔點必須足夠高（不小于1000℃）。

3）免維護或很易維護、性價比高。

4）不能損傷導體、更不能讓線芯進水、汽等使導線內(nèi)部的線芯受腐蝕。不降低絕緣導線的使用壽命。

5）安裝方便。

為了縮短工頻續(xù)流的時間，要求接地電阻必須要小于10Ω。

圖2 系統(tǒng)防雷圖

單純依靠某項保護措施是難以解決絕緣架空導線的防雷問題的，必須采取系統(tǒng)的綜合防雷措施才能真正有效的防止雷擊斷線事故的發(fā)生。

雖然現(xiàn)已有一些相關單項方法或產(chǎn)品想來解決雷擊斷線問題,如：①架設架空避雷線；②安裝氧化鋅避雷器；③安裝線路過電壓保護器；④加大局部絕緣層的厚度；⑤穿刺式防雷金具等。由于各種方法的側(cè)重點和措施的不同，所以它們就會出現(xiàn)不同的優(yōu)缺點，但都沒能真正從整個系統(tǒng)考慮方案的最優(yōu)化。所以，單個技術是不能有效地解決雷擊斷線問題的，必須考慮用一個系統(tǒng)的整體方法才能有效的解決雷擊斷線的危害。

以下為我局根據(jù)多年的維護運行經(jīng)驗并結合具有電線電纜和金具資深專業(yè)基礎的廠家（番禺電纜集團）、等共同研發(fā)出來的防雷斷線系統(tǒng)。

如圖2所示，該系統(tǒng)由護纜導電帶、一夾通防弧金具、絕緣護罩、消弧棒、絕緣接地線、接地棒（銅包鋼）等組成。其中各部分的功能和作用分別為：

1）護纜導電帶。功能：具防水、汽進入導體線芯，具導電性能好、接觸面大、耐高溫和安裝方便。穿刺式防雷金具的最大缺點是由于穿刺部分不到位而導致導線線芯與穿刺部位間形成放電間隙而產(chǎn)生雷電弧。所以絕對不可用穿刺式方式，必須要采用剝開絕緣層的方式，使其明確接觸面足夠大和散熱導電良好等。但是絕緣層剝開后必須要做好防水、防汽等措施以保護該導線免受腐蝕。這一點也是目前非穿刺式防弧金具所沒有做到的。

2）一夾通引弧金具。組成部分：中和球、自鎖式通用線夾、接地環(huán)、引弧球。功能：①具有自鎖、導電能力強、接觸穩(wěn)固、通用性強功能（適用50～300m2平方導線）；②中和球具有防氧化、正負電荷中和能力強功能；③具有接地功能，是架空絕緣導線檢修施工時驗電及臨時接地裝置；④引孤球采用耐高溫的高熔點金屬，能耐多次雷擊電弧的燃燒，具有連續(xù)雷電沖擊保護能力。

3）絕緣保護罩。采用10kV XLPE架空交聯(lián)料，具良好的絕緣性、耐老化性，防水、汽性。

4）消弧棒。由消弧球和引流板組成，采用具有耐高溫、耐腐蝕和導電性能好的材料做成。

5）架空絕緣接地線。采用JKLGYJ-10-70絕緣導線作為接地線，兩端接鋁端子，具接地電阻低，抗拉力強，防人觸電桿電擊、耐用防銹，安裝方便、成本低等優(yōu)點。

6）接地棒。采用分節(jié)式的銅包鋼接地棒鉆進行與地連接。銅包鋼接地棒具：①防腐蝕性能好，使用壽命長；②低電阻性能；③過流能力強；④張力大強度高；⑤深鉆時不會脫落或皺裂。銅包鋼接地棒的尺寸要求：長度大于1.5m，直徑大于1.5cm，銅層厚度大于0.25mm。在不同接地電阻下，雷擊10kV架空絕緣導線或桿塔時，線路的耐雷水平和跳閘率關系見表1。

為了降低接地電阻、必要時在接地時要加入降阻劑。

4 規(guī)格和性能參數(shù)

系統(tǒng)防雷擊斷線裝置的規(guī)格和性能參數(shù)見表2。

5 安裝方法

1）先安裝引線棒、引弧線夾

（1）引線棒一端安裝在絕緣子底下和橫擔接口處，在架空導線的正下方；確定引弧金具在絕緣導線上的安裝位置：其安裝位置與絕緣子型號、電壓等級、消弧棒距離或與金屬體的凈空距離等綜合決定的。引弧球與消弧球間的放電距離參考表3。

表1 不同接地電阻與10kV架空絕緣導線耐雷擊水平和跳閘率

表2 系統(tǒng)防雷擊斷線裝置的規(guī)格和性能參數(shù)

表3 各種絕緣子型號及其對應的放電間隙參考值

（2）根據(jù)10kV架空絕緣配電線路設計規(guī)程GB50061-1997的規(guī)定：10kV絕緣導線與拉線、電桿或構架間凈空距離不應小于0.2m。

（3）安裝引弧金具：①用專業(yè)剝皮刀在架空導線負荷側(cè)約500～1000mm處（只要是確保引弧球與消弧球或其他金屬等的凈空距離在125～200mm 范圍內(nèi)。）把絕緣層剝開約65～85mm；②同時在剝開的兩端套上硅膠墊；③之后在剝開口處纏上護纜導電帶3～5圈；④最后合上絕緣外罩。

安裝上引弧金具，可使雷電過電壓均在引弧金具與消弧球之間定位閃絡，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（其中燃燒點為耐高熔點材料），從而保護導線免于燒傷。該方式操作簡便，投資少，能有效地防止雷擊斷線和防止線芯腐蝕。

2）把架空絕緣導線（JKLFYJ-70）一端接到金屬橫擔上，另一端與接地棒連接，端子連接時必須牢固、具自鎖功能。

3）接地棒采用分帶式續(xù)級增加的接地方式（銅包鋼接地棒），在接地電阻達到≤10Ω后可以認為是合格的，原因為每個地方的土壤電阻不同，所有根據(jù)地區(qū)不同而采用分節(jié)續(xù)級式使用銅包鋼接地棒。

6 檢驗方法

1）外觀和尺寸檢查，目測，用尺子進行常規(guī)檢查。

2）雷電全波沖擊耐受電壓試驗，按GB/T16927.1的規(guī)定進行。

3）1min工頻濕耐受電壓試驗。按GB/T16927.1的規(guī)定進行。

4）1min工頻干耐受電壓試驗。按GB/T16927.1的規(guī)定進行。

5）工頻電弧試驗。按GB/T16927.1的規(guī)定進行。

6）接地電阻試驗，用專用接地電阻測試儀進行現(xiàn)場檢測，標準小于10Ω。

7 結論

絕緣導線雷擊必斷，這是其特性所然，在架設架空絕緣導線的地方，應重視雷擊斷線問題。在直擊雷頻繁的區(qū)域，采用具可靠密封防潮的引弧金具防雷系統(tǒng)，以減少各種雷擊斷線的危害。引弧金具是由廣州番禺電纜集團有限公司、廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院和陽江供電局聯(lián)合研制，能有效防止雷擊斷線，同時又能解決密封防水問題，免維護，值得推廣。在現(xiàn)今我國絕緣架空導線運行中最突出的問題是斷線和密封防水問題，今后隨著配電線路的雷電特性進一步被摸清，保護措施將會更為完善、合理，架空絕緣線路的運行會更為安全、可靠。