姜訓(xùn)智

（國網(wǎng)沈陽市東陵區(qū)供電公司，遼寧 沈陽110000）

0 引言

10 k V配電線路系電力系統(tǒng)中較長且與用戶關(guān)聯(lián)最為密切的電壓等級線路。眾所周知，10 k V線路的絕緣水平普遍較低，不僅在雷直擊導(dǎo)線和塔頂時會閃絡(luò)引起跳閘，而且在雷電擊中周邊的樹木或建筑時，因感應(yīng)電壓過高也會導(dǎo)致閃絡(luò)。為了使線路供電更加可靠，防止人或物觸及到導(dǎo)線而引發(fā)觸電等事故，10 k V配電線路必須采用絕緣導(dǎo)線。該線路的主線路為架空絕緣導(dǎo)線線路，無論是與裸導(dǎo)線相比，還是與電纜相比，其安全性能更高，投資更小，建設(shè)更加簡便。然而10 k V配電網(wǎng)覆蓋面較廣、涉及的設(shè)備數(shù)量較多且重量較大、絕緣性不高，時常發(fā)生雷擊斷線現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會引發(fā)絕緣事故，所以我們必須針對雷擊問題采取相應(yīng)的有效預(yù)防措施。

1 絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機(jī)理

如果遭受雷擊，過往常用的裸導(dǎo)線會導(dǎo)致線路出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象。這個時候，因為存在電磁力作用，工頻續(xù)流產(chǎn)生的電弧會朝著導(dǎo)線落雷點的兩側(cè)以很快的速度移動，由于變壓器和開關(guān)等設(shè)備上裝有避雷裝置，雷電流在經(jīng)過這些設(shè)備時會很快地流向大地，那么工頻電流還未燒斷導(dǎo)線時就會跳閘，因此斷線事故少有發(fā)生。而遭受雷擊的若是絕緣導(dǎo)線，則截然不同，雷電過電壓而導(dǎo)致絕緣子發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象，同時絕緣層會被擊破，但擊點周邊的絕緣物對電弧的移動具有一定的阻礙作用，所以電弧的燃燒只可在擊點進(jìn)行。工頻電弧電流高達(dá)幾千安，全集中于擊點上，斷路器還未跳閘時就迅速熔斷導(dǎo)線。

2 10 kV架空絕緣導(dǎo)線防雷保護(hù)措施

應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)剡^往線路運(yùn)行經(jīng)驗和技術(shù)經(jīng)濟(jì)實際情況，采取相應(yīng)的有效措施，盡可能地將10 k V線路雷擊跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率降到最低，加強(qiáng)線路抗雷擊性能，縮小事故影響面。以下為防雷的幾項主要措施：

2.1 架設(shè)架空避雷線

架空避雷線具有屏蔽作用，可用于輸電線路的保護(hù)，該方法無需進(jìn)行維護(hù)，效果比較理想，但不足的是所需費(fèi)用比較高，且防繞擊能力較弱，線路容易被反擊。

2.2 設(shè)計玻璃鋼絕緣橫擔(dān)

雷擊閃絡(luò)主要是由過電壓值與線路絕緣水平所決定的，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，雷擊產(chǎn)生的電弧強(qiáng)弱與閃絡(luò)路徑上的電場梯度有關(guān)，梯度越小的電弧越小，所以加強(qiáng)PS－15絕緣子的絕緣性能可在很大程度上降低雷擊閃絡(luò)率，就算產(chǎn)生雷擊閃絡(luò)現(xiàn)象，電弧也會減弱很多。但是因為技術(shù)經(jīng)濟(jì)的問題，要使支柱絕緣子的絕緣性能有很大的提升難度很大，玻璃鋼熔絲橫擔(dān)（圖1）在上海被廣泛應(yīng)用，不管是機(jī)械強(qiáng)度還是絕緣性能都非常不錯。如果將其作為支柱絕緣子橫擔(dān)，那么閃絡(luò)路徑會有大幅度的增加，進(jìn)而線路的抗雷能力也會有很大提升，線路建弧率也會有所降低，這樣就能有效防止雷擊斷線情況的發(fā)生。

圖1 玻璃鋼熔絲橫擔(dān)

2.3 設(shè)計保護(hù)型絕緣間隙橫擔(dān)

雖然使用玻璃鋼絕緣橫擔(dān)可使線路雷擊跳閘及斷線等事故率降低，但絕緣水平過高可能會導(dǎo)致雷電流向其他設(shè)備流入，從而損壞其他設(shè)備，為此，我們將保護(hù)型絕緣間隙橫擔(dān)應(yīng)用于該線路中，以為強(qiáng)雷擊產(chǎn)生的雷電流提供一個釋放途徑。保護(hù)型絕緣間隙橫擔(dān)由3個部分組成，即火花放電間隙、非線性電阻限流元件以及玻璃鋼絕緣橫擔(dān)。火花放電間隙對雷電過電壓幅值具有一定的限制作用，架空線絕緣閃絡(luò)的位置可通過調(diào)整放電間隙來控制。限流元件可很快地將工頻續(xù)流截斷，從而對架空絕緣導(dǎo)線起到保護(hù)作用。當(dāng)限流元件所遭受的雷擊強(qiáng)度超過自身承受范圍時，玻璃鋼絕緣橫擔(dān)可起到避雷保護(hù)作用，這樣可防止產(chǎn)生工頻續(xù)流。

2.4 設(shè)計保護(hù)型金具柱式絕緣子

保護(hù)型金具柱式絕緣子在防雷擊斷線方面的作用主要有：（1）延長絕緣子的放電距離，以使線路雷擊閃絡(luò)率降低。

（2）導(dǎo)線纏繞著保護(hù)型金具，這樣厚實部件就形成了，從而短路電弧根部就不容易產(chǎn)生燃燒效應(yīng)。一旦出現(xiàn)閃絡(luò)，電弧燃燒部位就在保護(hù)型金具厚實部分，而導(dǎo)線不會受到損傷。

2.5 低壓電網(wǎng)的防雷

低壓用電線路絕緣性較差，發(fā)生事故的頻率最高。所以，低壓電網(wǎng)的防雷問題不容忽視。我們將穿刺型無間隙氧化鋅避雷器安裝在變壓器出口部位的電纜定位支架上，可有效防雷。

2.6 應(yīng)用穿刺式防弧金具

穿刺式防弧金具安裝部位為絕緣子周邊負(fù)荷一邊的絕緣導(dǎo)線上，若雷電過電壓數(shù)值過高，閃絡(luò)會在金具穿刺電極與接地電極之間產(chǎn)生，短路通道也就生成了，金具上接續(xù)的工頻電弧就此燃燒，以避免導(dǎo)線被燒毀。該產(chǎn)品較適用于單向供電的舊線路，其優(yōu)點是便于安裝且成本較低，對于環(huán)網(wǎng)供電線路而言，不僅不便于安裝，成本也高一些，且線路較為復(fù)雜。

2.7 設(shè)計長閃絡(luò)避雷器（LFA）

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，假設(shè)中性點間接接地的配電系統(tǒng)線路的工作電壓為U，閃絡(luò)路徑長度為L，那么雷電閃絡(luò)變成工頻續(xù)流的可能性也會隨著U／L值的減小而減小。因此，采用長閃絡(luò)避雷器的提案也就出現(xiàn)了。

2.8 增加局部絕緣層的厚度

通過對眾多絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線事故的調(diào)查與分析發(fā)現(xiàn)，它們都有一個共同點，即斷線部位與絕緣子之間的距離幾乎都在10～30 c m之間，若在該范圍內(nèi)加厚絕緣層，也可起到保護(hù)作用。但在實際操作中，該方法難以實現(xiàn)，所以該方法并未被采納。

2.9 安裝外間隙避雷器

與輸電線路相比，配電線路需要保護(hù)的面更廣，所以使配電線路雷擊事故完全消除的可能性非常小。因為以前的無間隙避雷器長期工作于工頻電壓下，所以避雷器出現(xiàn)故障的頻率比較高，而且其使用壽命也不長，從而無法保證配電線路的正常供電。目前，外間隙避雷器已被廣泛應(yīng)用于實際工作中，它是由外間隙與氧化鋅避雷器構(gòu)成的。在線路運(yùn)行正常的情況下，與外間隙串聯(lián)使用可實現(xiàn)有效隔離，使避雷器免受持續(xù)的工頻電壓，就算避雷器受損，線路也不會出現(xiàn)接地現(xiàn)象。這個時候，只有在避雷器所受雷擊過電壓達(dá)到一定值的時候，避雷器才會運(yùn)行，所以外間隙避雷器無論是在可靠性還是防雷性能方面都具有一定的優(yōu)勢，可加強(qiáng)線路運(yùn)行的安全性。

3 防雷措施的綜合應(yīng)用

由于本市近期雷電活動較多，而10 k V配電線路絕緣水平又較低，在市區(qū)電力公司的管理區(qū)域內(nèi)，我們就以上措施進(jìn)行了相應(yīng)的防雷改造，改造原則如下：

（1）對于較為空曠的區(qū)域，將避雷線安裝于原電桿上，防止直擊雷的襲擊。

（2）將原PS－15絕緣子替換為絕緣導(dǎo)線保護(hù)型絕緣子，從而使雷電沖放電壓增大，同時使工頻建弧率減小。另外，當(dāng)發(fā)生閃絡(luò)時，使電弧向絕緣子金具靠近可更好地散熱，進(jìn)而保護(hù)絕緣導(dǎo)線免受損壞。

（3）將線路重點部位的鐵橫擔(dān)替換為玻璃鋼絕緣橫擔(dān)，從而提高絕緣水平。

（4）將保護(hù)型絕緣間隙橫擔(dān)安裝在線路上的重點設(shè)備部位，其功能包括對閃絡(luò)位置進(jìn)行調(diào)整、釋放雷電流以及保護(hù)周邊的設(shè)備等，在配電線路中可以起到良好的防雷效果。

（5）將耐張線夾型號替換為NXL型，避免直擊雷與過電壓所導(dǎo)致的斷線現(xiàn)象。

采取了一系列的防雷改造措施后，該10 k V配電線路的防雷水平有了很大提高。例如，某線路未進(jìn)行防雷改造時出現(xiàn)過雷擊斷線現(xiàn)象，而改造后已經(jīng)有2年未出現(xiàn)該問題。這也表明了我們的防雷措施十分有效?，F(xiàn)在我們準(zhǔn)備擴(kuò)大這些措施的應(yīng)用范圍，以使設(shè)備穩(wěn)定供電。

4 結(jié)語

對于輸電線路維護(hù)工作人員來說，加強(qiáng)10 k V輸電線路的可靠運(yùn)行，使雷擊斷線及跳閘事故降到最低是其最為重要的任務(wù)。對于雷擊頻發(fā)的地區(qū)，更應(yīng)結(jié)合實際情況而采取相應(yīng)的防雷措施。要注意的是，截止到現(xiàn)在，用于線路防雷計算的許多依據(jù)并非完全正確，且不夠全面，通過推論所得的部分計算結(jié)果只能作為評價防雷能力強(qiáng)弱的一個標(biāo)準(zhǔn)，而線路維護(hù)與相關(guān)經(jīng)驗的積累與總結(jié)才是重點。

［1］王新雨.10 k V架空絕緣導(dǎo)線的防雷措施探討［J］.科技資訊，2009（23）

［2］黃清社，徐奔，彭利強(qiáng)，等.10 k V架空絕緣導(dǎo)線防雷保護(hù)的措施研究［J］.高壓電器，2010（12）