配电线路架空绝缘导线防雷击技术探讨

【前言】配电线路架空绝缘导线防雷击技术探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。前言 绝缘导线发生雷击断线不仅会造成严重的经济损失，而且会更直接地危及人身安全，给社会生产和人民生活带来很大的负面影响。随着电力事业发展，绝缘线路长度的不断增加，雷击断线等事故已经严重威胁了配电线路的安全运行。如何对绝缘导线进行有效防雷，减少绝缘线...

摘要：架空绝缘导线由于外包一层绝缘层，具有比裸导线优越的绝缘性能和防腐蚀性能。可减少受树木，飞飘金属膜和灰尘等外力破坏因素影响，减少相间短路及接地故障，但伴随着提高了雷击断线的几率。本文对雷击断线的机理进行分析，并提出防止雷击断线的技术措施。

关键词：配网；绝缘导线；防雷措施

Abstract: the aerial insulation wire due to outsourcing a layer of insulating layer, than bare wire with superior insulating performance and corrosion resistant performance. Can reduce by trees, fly float a metal and dust and external force damage factors, reduce alternate with short circuit and ground fault, but with increased risk of lightning bolt. In this paper, the lightning bolt, the mechanism for analysis, and put forward the technical measures of preventing lightning bolt.

Keywords: distribution network; The insulation material; Lightning protection measures

中图分类号：TM726文献标识码：A文章编号：

前言

绝缘导线发生雷击断线不仅会造成严重的经济损失，而且会更直接地危及人身安全，给社会生产和人民生活带来很大的负面影响。随着电力事业发展，绝缘线路长度的不断增加，雷击断线等事故已经严重威胁了配电线路的安全运行。如何对绝缘导线进行有效防雷，减少绝缘线雷害事故的发生，确保架空线路的安全运行，是提高配电网运行水平所迫切需要解决的问题。

一、雷击断线跳闸的机理

落雷时，在被直接击中的导线上会有过电压形成，在其附近未被直接击中的导线上也会有过电压形成，雷击过电压可能会造成线路跳闸或断线。

雷击产生过电压的原因：在电力系统中，由于雷电流通过电力设施而导致危及绝缘的电压升高．称为大气过电压，分为直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷电流通过地表突出物的电阻入地散流。假如地电阻为10 ，一个30 kA的雷电流将会使地网电位上升至300 kV。直击雷放电的能量通过电磁感应和静电感应方式向四周辐射。导致邻近设备过电压放电，这就是感应雷。所以，感应雷危害是大面积的，而且对一个电气设备来说，比直击雷更常遇到。

有关资料计算表明，当雷击电流为30 kA斜角波，雷云高度为3 km，导线高度为10m，击中距末端匹配的500m长架空线路中点100m处地面时。线路上感应电压为150kV幅值的振荡波。此波为电磁感应和静电感应共同作用的结果。

感应雷过电压的幅值可达300-400 kV，足以使60-80cm空气间隙击穿。或使3个X一4．5型悬式绝缘子闪络。目前根据标准制造的l0 kV架空绝缘导线，在一般情况下其冲击电压耐受水平为93．8 kV，故感应雷过电压对35kV及以下线路都可能会引起闪络。

试验研究和实际事故原因分析证实：雷击绝缘导线和雷击裸导线时的电弧发展过程明显不同。当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时，电弧在电磁力的作用下。高温弧根沿导线表面滑移。弧腹在随同弧根向前运动的同时，受热应力的作用不断的向空中漂浮，由于弧腹的温度低，一般不会烧伤导线，并会引起断路器动作，切断电弧。因此，裸导线的断线故障率明显低于架空绝缘导线。架空绝缘线路因雷电过电压造成闪络时．瞬间电弧电流很大但时间很短(约几微秒至几毫秒)，仅在架空绝缘导线绝缘层上形成击穿孔，不会烧断导线。但是，当雷电过电压在两相或三相(不一定是在同一电杆上)之间闪络而形成金属性短路通道，将引起数千安培工频续流，电弧能量骤增。此时，由于架空绝缘导线绝缘层阻碍电弧在其表面滑移，高温弧根被固定在绝缘层的击穿点，并在断路器动作之前烧断导线。

二、雷击断线和雷击跳闸事故的原因

随着配电网设备的不断更新，配电线路雷击断线和跳闸事故约占全部事故的30％。因此，采取有效措施降低配电网故障跳闸率，提高配网防雷水平非常必要。

1接地电阻的问题

接地电阻的改造是防雷工作中最经济最有效的办法，有的单位未能将接地电阻的测试以及接地电阻的开挖检查作为常规工作来开展。未采取有效的接地电阻的测试方法。在新建工程中，有些未对接地电阻进行检查，留下隐患。

2 山区线路的地形条件因素

通过配电线路遭雷击的故障情况分类，山区、丘陵地区的线路和线路的边相是雷击跳闸的多发区。特别是水库、水塘和起伏的山丘附近、处于几个山口、风口的杆塔、一面是开阔的山坡或开阔地，另一面是山谷、丘陵、孤山上的杆塔，且对着几个风口在同一地带被雷击几次或击中几基杆塔的地方。应加强该地段的防雷设备的建设。

3绝缘水平不足

配电网的线路长，设备类别较多，可以说是点多面广。而且设备投入时间不同，设备的绝缘水平也不同，故发生雷击事故时，往往在绝缘水平较低的设备引发故障，形成跳闸。应加强配电网的全过程管理，从配网建设和配网的生产运行的全过程加强防雷工作。

三、国内外防止雷击断线和雷击跳闸事故的技术措施

世界上经济发达国家和我国发达地区的配网线路中。采用架空绝缘导线的时间较长，积累了大量运行经验。为了降低雷击跳闸和断线事故率，先后采用了如下预防措施和方法。

1架空避雷线

在空旷地区同杆架设架空避雷线对配电架空绝缘线路进行屏蔽保护，使架空绝缘线上的感应电压降低（1一k）倍（k为避雷线与导线之间的耦合系数乘以冲击系数）。

理论计算和运行经验表明：采用同杆架设架空避雷线可以限制线路感应过电压。是一种投资较大的传统方法。但因配电线路设计的绝缘水平较低，雷击架空避雷线后非常容易造成反击闪络，仍然会引发工频续流熔断绝缘导线。故该方法国内外目前较少采用。

2 氧化锌避雷器

近年来，人们利用氧化锌避雷器的非线性电阻特性和快速阻断工频续流的特性，广泛应用于线路以限制雷电过电压。但其保护范围有限，基本上只够保护本杆设备。因此，像日本、美国、加拿大等国家投入巨资对线路进行改造，在每基电杆上安装三只(相)氧化锌避雷器后，雷击断线率由原来的99．3％降低到2．7％，基本没有再发生雷击断线事故。

3钳位绝缘子

即在绝缘导线固定处剥离绝缘层，加装特殊设计的金属线夹，并设置引弧放电间隙。当雷电闪络引发工频续流时，工频续流在该金属线夹上燃弧直至线路跳闸以熄灭工频续流，从而避免烧伤绝缘子和熔断绝缘导线。

根据同一原理，采用悬垂线夹和其它装置作为闪络保护器，悬垂线夹承受工频电弧。该装置抗震性能较差，线路风吹舞动时，常发生故障。

4增长闪络路径

通过增长闪络路径，降低工频建弧率，也是防止架空绝缘线路雷击断线事故的另一思路。在横担上安装一U形绝缘闪络路径．使U形头部与绝缘导线之间的冲击放电电压比绝缘子放电电压低。当雷电过电压时，该间隙先于绝缘子击穿闪络，并沿绝缘闪络路径发展。设计该绝缘路径足够长，就可以阻止工频续流建弧，切断工频续流。

5提高线路绝缘水平

将配电线路中的瓷绝缘子更换成为硅橡胶绝缘横担，全线提高线路绝缘水平，雷电引发的工频续流因爬距大而无法建弧。

为了减低线路造价．还可采用加强架空绝缘导线局部绝缘的方式，即在绝缘导线固定处加厚绝缘，也是一种尝试的办法。

6限流消弧角

一些多雷害国家在架空绝缘线路上大力推广应用限流消弧角。该装置利用放电线夹刺穿绝缘导线的绝缘层，形成对氧化锌限流元件的尖端放电间隙。当线路出现雷电过电压时，尖端问隙首先放电，雷电流经氧化锌限流元件释放，而工频续流则被氧化锌限流元件截断，从而防止架空绝缘线路雷击断线事故的发生。该方法可有效地防止雷击断线事故，正逐步取代上述各种预防措施。

7过电压保护器．

当雷电过电压或其它故障原因引发绝缘导线击穿间隙对地闪络形成金属性电弧放电短路时，特殊设计的不锈钢引流环将kA级工频续流直接引向氧化锌电阻非线性限流元件，并借助于氧化锌电阻的非线性特性将正弦波形的工频续流转变成为尖顶波。尖顶波电流在过零前有相当长的时间内电流幅值较小，同时，限流元件的残压削减放电电压，使电弧瞬间熄灭而达到迅速截断工频续流，达到有效防止架空绝缘导线因工频续流高温而熔断(雷击断线)的目的。

8减小接地电阻

加强接地网的改造和使用降阻剂．能有效的减小接地电阻。

四、防止雷击断线和雷击跳闸事故的技术措施的比较

对上述国内外各种防止雷击断线事故的技术措施和技术经济性进行比较，比较结果列人表l中。

表1 几种防止雷击断线事故的技术措施和技术经济性比较

技术措施 优点 缺点

架空避雷线 能够有效降低线路雷电感应过电压，免维护。 容易对线路形成反击，投资成本较大，防止绝缘导线雷击断线效果不明显。

氧化锌避雷 能够有效效截断工频续流，限制雷电过电压。 保护范围较小，全线路闭市，投资成本很大，必须破开绝缘层，可能引起绝缘导线线芯进水，导致导线弧垂处电化学腐蚀断线，长期承受工频电压，可能引起氧化锌阀片老化，必须进行运行维护。

钳位绝缘子 借助断路器截断工频续流，防止绝缘导线熔断，免维护。 更换绝缘子的投资成本较大，必须破开绝缘层，可能引起绝缘导线线芯进水，导致导线弧垂处电化学腐蚀断线。

增长闪络路径 借助断路器截断工频续流，防止绝缘导线熔断，免维护，投资成本较低。 如何保持间隙的问题尚无法解决，如何与同杆其它线路保持间距的问题无法解决。

提高线路绝缘水平 有效提高线路绝缘水平，免维护。 更换绝缘子的投资成本较大。

限流消弧角 能够有效截断工小厮续流、限制雷电过电压，不承受工频电压，免维护。 保护范围较小，线路中每间隔一基至三基电杆闭市，投资成本较大，必须破开绝缘层，可能引起绝缘导线线芯进水，导致导线弧垂处电化学腐蚀断线。

线路过电压保护器 能够有效截断工小厮续流、限制雷电过电压，不承受工频电压，免维护。 保护范围较小．线路中每间隔一基至三基电杆装设，投资成本较大。

五、预防雷击断线和雷击跳闸事故的综合措施和运行管理

造成配网绝缘导线雷击断线和跳闸的原因较多，既有多种雷击原因，又有线路实际运行条件不同，故采用一种方法进行预防是不全面的，必须采取 综合措施并加强运行管理。结合城区配电网络的现状，提出以下措施：

1 制定符合本地区的防雷措施和运行管理规定，用其指导防雷新建、改造和生产运行全过程管理工作。

2 运行单位进行线路巡视时，应按相关规范检查防雷设施和接地装置的情况。并将其纳入线路标准化巡视工作中。遇到雷击故障时，还应及时查找雷击故障点并进行分析，详细记录雷击故障损伤情况，对损伤的部件及时修复，对不合理的地方加以改进。

3 根据相关规定，运行单位应利用巡线机会每年进行一次配电线路防雷设施的常规性检查。主要检查设施的运行、缺陷情况．测量接地电阻是否符合要求．并将检查结果作好存档记录和分析．对存在问题的设施及时提出检修计划。每年对事故情况定期进行总结分析。并结合过电压专业年度工作统盘进行全面的分析。做出下步的改进措施。

4 运行单位应参加与新建线路防雷保护设施的设计、审查和设备选型等工作。根据本地区的运行经验对配电设备的接地装置的设计参数、选材和施工工艺和可靠性进行审查。

5配网的10kV线路的相间距离约为0.4 m，建议放大到0.6～0.7 m，并最好采用三角布置，可有效降低雷击的建弧率。

6 对已经投运的配电线路中那些易遭雷击段线路，应加大考虑防雷措施的应用。特别是针对架空绝缘导线，应加装线路过电压保护器。建议在雷害频发区域，每基杆顶安装一组，其它区域可每间隔二至四基杆安装一组。供电公司加装过电压保护器100组，主要用在处于空旷地区的茅山头变电站、毛家塘变电站出线，取得了很好的效果，雷击跳闸事故降低50％。

7 对新建和已建的l0 kV绝缘架空线路，进行接点的防水处理，可有效减少应力断线和雷击断线。搭接点、接火点选用穿刺线夹，并同步做好密封措施。干线段耐张杆连接处为保证连接效果，也可选用并沟线夹。但应用绝缘自粘带将破皮处包裹两层和做其他密封处理。

8 对起始杆、终端杆等架空绝缘线路与电缆线路相连接的杆位，安装线路氧化锌避雷器。

六、结束语

在熟悉了解雷击过电压产生的原因及配电绝缘导线防雷技术措施的基础上，除掌握各项措施外。我们还要加强各部门的合作，将雷击带来的损失尽量减少。降低雷击跳闸率对于日常线路设备的运行维护人员来说将大大降低劳动强度，对于客户用电来说将大大提高供电可靠性。因此，如何小投入，大成效的防止雷击故障的发生。其社会效益和经济效益都是非常显著的。