10kV架空绝缘导线雷击故障及防护对策分析

摘要：随着社会经济的快速发展及人们物质文化水平的不断提高，人类对电力资源的需求越来越多，要求也在日益增加。电力企业为了满足人们的需求，在10kV导线架设的过程中采用绝缘导线，减少线路运行过程中问题的发生。文章从10kV架空绝缘导线的运行情况出发，对10kV架空绝缘导线运行过程中存在的问题进行了研究，并提出了有效的防护对策。

关键词：10kV架空绝缘导线；避雷器；雷击故障；防护对策；电力资源 文献标识码：A

中图分类号：TM862 文章编号：1009-2374（2015）35-0129-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.35.064

架空导线的绝缘化是现如今配电网的发展趋势之一，而配电网的可靠性不仅对人们的日常生活有着十分严重的影响，而且还影响着工业企业以及居民用电的质量，因此提高配电网的稳定性成为了电力企业最为重要的工作。虽然10kV架空绝缘导线能够对解决树之间的矛盾，并避免线路故障的发生，但是很难解决雷击断线这个问题。因此，电力企业要想对雷击断线的问题进行有效的解决，确保架空绝缘导线安全稳定的运行，即必须提高配电的可靠性，并减少配网中故障的发生次数。

1 10kV架空绝缘导线雷击断线的原理

10kV架空绝缘导线一般情况下分布的范围都是比较广阔的，但由于其绝缘的水平较低，无力承担感应雷或者是直接雷所带来的影响。根据相关研究得出，感应雷在10kV架空配线线路雷击故障中占据着主要的地位，感应雷的电流一般情况下都是小于1000安培的，所感应到的电压值在200～300千伏之间，而如此高的电压幅值是10kV架空配电线路所无法承受的，所以引起架空绝缘导线发生故障的主要原因是雷击感应的过电压所造成的。

另外，雷击裸导线与电弧的发展是有着一定区别的，当雷击裸导线受到感应雷或者是直击雷的过电压时，就会使得裸导线的绝缘子出现闪络的现象，同时因为电动力的关系，在电磁力的作用下连续的短路电流就会使得电流朝背离电源的方向快速移动，并切断电弧，从而对线路起到保护作用。电弧的弧根一般情况下都是固定在导线上的，弧腹跟随着弧根的运动而运动，弧腹在运动的过程中由于受到热应力的作用，在空中不断漂浮，当弧根的温度增加时，导体的烧损程度也就会增加，当弧根的温度降低时，导体的烧损程度也就会降低。同时，电弧的弧根是根据导线的运动而运动的，就不会对导线进行集中的烧伤，从而降低了10kV架空裸导线断线的概率。虽然直击雷或者是感应雷的过电压不会对裸导线带来严重的影响，但是对绝缘导线来说是非常严重的。当出现较高的雷电过电压时，雷电过电压就会击穿绝缘导线的绝缘子和绝缘层，使得闪络现象的出现。虽然瞬间电弧具有很强的电流，但由于其时间较短，就不会将绝缘导线烧断。如果发生了直接雷或者是感应雷，就会导致两相电流或者是三相之间发生闪络，从而使得上千安培的工频出现续流，并对电弧的能量进行了增加。这时电弧在导线表面的运动就会受到架空绝缘导线绝缘层的限制，使得雷电击穿导线的高温弧根，并导致燃烧，将线路断路器的电闸时间调整到最小，也无法阻止绝缘导线被烧断的情况发生，即10kV绝缘导线遭雷击断线的工作机理，如图1所示：

根据以上10kV架空绝缘导线雷击断线机理的分析，我们可以知道电力企业要防止10kV架空绝缘导线雷击断线现象的发生，就必须在10kV架空绝缘导线上安装健全的防雷装置，并采取有效的灭弧措施，接地电阻满足防雷要求，从而确保泄压通道的畅通，预防架空绝缘导线被电弧烧断。

2 防止10kV架空绝缘导线断线的有效措施

2.1 架空地线的安装

在采用绝缘导线的10kV架空线路上，可以将雷电流通过架空地线引流到大地，大幅降低雷电过电压的幅值，从而达到保护架空绝缘导线的目的。当发生雷击时，导线只感应过电压，因此安装架空地线的方法一般情况下都被使用在绝缘水平很高以及电压为110kV的线路之上。同时，当雷击发生之后，由于架空绝缘导线的绝缘水平较低，导致反击闪络的现象出现，并导致架空绝缘导线的工频出现续流，烧断了架空绝缘导线。根据相关数据显示，10kV架空绝缘导线遭受直接雷击的概率是非常小的，占雷击的20%，而雷电过电压的概率是非常之大的，占雷击的80%，因此架空地线一般情况下适用于直击雷频繁的地区。

2.2 安装氧化锌避雷器

在10kV架空绝缘导线中，安装氧化锌避雷器能够很好地减少雷击故障的发生。随着科学技术水平的不断提高，氧化锌阀片的技术性能也在不断提高，安装氧化锌避雷器能够很好地保护电气设备，减少雷击故障的发生，因此得到了电力企业的广泛应用和推广。在架空绝缘导线上安装氧化锌避雷器，不仅能够有效地限制过电压的幅值，而且还能够对放电能量进行有效减少，阻止线路出现工频续流的现象，从而更好地保护架空绝缘导线。虽然氧化锌避雷器能够对雷击断线的现象进行有效减少，但却不能完全地控制，同时氧化锌避雷器的成本较高，因此在安装的过程中，要对其安装的距离进行合理的计算，从而最大程度地减少雷击现象的发生，确保10kV架空绝缘导线的正常运行。虽然安装氧化锌避雷器能够在最大程度上避免雷击故障的发生，但是其在使用的过程中也依旧存在着不足，主要表现在以下两个方面：（1）绝缘导线的主绝缘被破坏。氧化锌避雷器安装的过程中，如果没有很好地解决密封不良的问题，就会导致导线线芯进水，使得架空绝缘导线的主绝缘遭到破坏，并在线路弧垂的最低点处聚集大量的电流，使得线路发生腐化，线路经过一段时间的运行之后，就会因为腐蚀而发生故障；（2）降低了线路的绝缘率。氧化锌避雷器大量地与架空线并联，使得架空绝缘导线在长期工频电压的作用下，导致架空绝缘导线的绝缘率降低，使得电阻无法满足架空绝缘导线的需求，从而造成架空绝缘导线在运行的过程中会因为附加的设备而加大故障的发生频率，降低了架空绝缘导线的绝缘率。根据线路运行过程中故障的发生来看，避雷器的接地电阻不符合小于10Ω的要求，从而使得避雷器被雷击击穿，造成线路的故障。当氧化锌避雷器被雷击穿之后，就会造成架空绝缘导线故障的发生，增加线路故障点的查找难度，增加了故障停电的时间，降低了架空绝缘导线运行的可靠性。

2.3 安装穿刺型防弧金具

在采用绝缘导线的10kV架空线路上，可以在距离绝缘导线绝缘子150～200毫米之间的距离安装穿刺性防弧金具，使得绝缘导线在感受到雷电的过电压时，过电压就会在穿刺防弧金具以及绝缘子的定位之间引起闪络，造成工频短路电流在防弧金具上开始燃烧，从而避免架空绝缘导线被烧伤。另外，低高压电极以及绝缘罩组成了穿刺型防弧金具。其中防弧金具的高压电极会直接接触导线的穿刺，引出高电压，而防弧金具的低电压电极就会在绝缘导线绝缘子的底部安装，从而构成间隙。在10kV架空绝缘导线中安装穿刺性防弧金具不仅能够定位雷电的放电路径，确保雷电放电的间隙，而且还具有良好的热稳定性，能够承受电弧的多次烧灼，在安装的过程中并不需要剥离绝缘导线的外绝缘层，可以进行直接的安装，从而对10kV架空绝缘导线进行全面的保护。穿刺型防弧金具虽然能够多次防止雷击，避免绝缘导线雷击断线，但是经过长时间的使用之后，防弧金具的作用也会大大降低，所以电力企业要对其进行定期更换，从而确保其功能得到充分发挥。

2.4 安装过电压保护器

过电压保护器主要由限流元件和放电间隙组两部分组成，一般情况下都是安装在导线的绝缘子上。当架空绝缘导线在运行的过程中受到雷击的影响时，就会导致闪络现象的发生，并形成金属性的电流短路，这时电压保护器中经过设计的不锈钢引流元件就可以将工频续流引入到限流元件中，并将其转化为尖顶波。而尖顶波电流的幅值是非常小的，利用过压保护器的限流元件就可以对导线中的放电电压进行削减，并瞬间地熄灭导线中的电流和切断续流的工频，从而避免架空线路出现熔断的现象，使得架空绝缘导线得到很好的保护，确保架空绝缘导线的正常运行。架空绝缘导线过电压保护器不仅具有维护、管理简单的优点，而且当架空绝缘导线发生故障时，保护器在动作的过程中，架空线路中的工频续流就会立即停止运行，断路器也不会出现跳闸的现象，从而使得供电继续，不会出现停电的现象。在安装过电压保护器时，不需要剥离架空绝缘导线的主绝缘层，不会造成局部导体。为了减少停电时间、提高供电可靠性，还可以采用带电安装架空绝缘导线的过电压保护器。虽然在架空绝缘导线上安装过电压保护器能够减少雷击的故障，并确保架空绝缘导线的正常运行，但由于杆上设备数量的不断增加以及大批量接地装置的安装，导致过电压保护器的投资成本较大，因此电力企业在安装的过程中必须根据实际的情况，科学合理地安装架空绝缘导线的过电压保护器，从而在降低电力企业的投资成本时，能够确保线路的正常运行。

3 结语

综上所述，电力企业要想确保10kV架空绝缘导线安全稳定地运行，减少雷击的故障，就必须根据雷击断线的原理以及相关的原因采取相对应的解决措施，对10kV架空绝缘导线进行全面的保护，减少断线故障的发生，从而确保配电网的正常运行，提高供电的可靠性。

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作者简介：汪帆（1989-），男，湖北鄂州人，广州供电局有限公司从化供电局助理工程师，研究方向：电力系统配电网。