架空绝缘导线防雷措施应用

陈建峰

（江阴市供电公司，江苏 江阴 214400）

近年来，随着10kV配电线路网络不断完善，架空线路通道由于树枝、鸟类等外物引起架空裸导线的故障也逐年增多。为了提高供电可靠性，各个供电企业在10kV配电线路中采用了部分架空绝缘导线，由于架空绝缘导线多了一层绝缘皮，有了较裸导线优越的绝缘性能，可减少线路相间距离，降低对线路支持件的绝缘要求，提高同杆线路回路数，可以防止外物引起的相间短路。同时由于其较裸导线受氧化腐蚀程度小，可以提高线路的使用寿命。从目前了解的运行状况分析，采用了绝缘导线大大提高了线路绝缘水平，大大降低了线路的故障率，得到了预期的效果。然而新产品的运用同时也产生了新的技术问题，主要表现是绝缘导线在受到雷击时断线问题十分突出，给运行部门带来了极大的麻烦。因此，为了确保电网的安全运行，必须采取有效的方法来解决绝缘导线雷击断线问题。

1 架空绝缘导线雷击断线的机理

架空绝缘导线的雷击耐受特性与架空裸导线的物理特性存在着明显的不同：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，接续的工频短路电流电弧可在电动力的作用下沿着导线向背离电源方向移动，并在工频续流烧断导线或损坏绝缘子之前引起断路器动作，从而切断电弧。因此，裸导线的断线故障率是明显低于架空绝缘导线。然而对于架空绝缘导线，在雷击过电压闪络时，瞬间电弧的电流很大但时间很短，只是在架空绝缘导线绝缘层上形成击穿孔，而不会烧断导线。但是，当雷电过电压闪络，特别是在两相或三相之间闪络而形成金属性短路通道，会引起数千安培工频续流，电弧能量将骤增，这个时候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而在断路器动作之前烧断导线。因此可见，雷击过电压引起工频续流是导致架空绝缘导线雷击断线的主要原因。

2 主要防范措施

2.1 架设屏蔽线（地线）

对绝缘架空线路，在顶相横担架一根或在杆塔两侧距离杆塔一定距离处分别架设两根感应雷屏蔽线，屏蔽线到导线的间距应一般不小于30cm，同时每隔4-5基杆，在杆塔处集中接地，接地电阻应不大于10W。架设屏蔽线的其实就是人为的将地电位抬高，主要的作用是将幅值很大的雷电过电压转化为电流，经很低的杆塔接地电阻排泄出去，从而大幅度降低雷电过电压，使导线得到保护。这在绝缘水平很高的110kV及以上电压等级送电线路是作为防雷的主要措施。但由于10kV配电网绝缘水平较低，雷击架空地线后极容易造成反击闪络，仍然会发生工频续流烧断绝缘导线，同时由于架设了屏蔽线，增加了杆塔的受力，从而也增大了线路建设的投资。因此，架设屏蔽线这种措施比较适合在在直击雷频繁的地区使用。

2.2 装设氧化锌避雷器

氧化锌避雷器可以限制感应过电压幅值，在雷击闪络后吸收放电能量，阻止工频续流起弧，达到保护导线的目的。经过我们江阴供电公司的运行经验，每隔300米左右（大约5档导左右）的距离安装一组，是既经济又能够可靠保护全线的措施。但安装氧化锌避雷器亦有不足之处：由于避雷器与外绝缘导线可靠连接采用是并沟线夹，必须破坏架空绝缘导线的主绝缘，从而可能会因密封不良而引起架空绝缘导线线芯进水，容易在绝缘线路弧垂最低点处产生积聚水份并发生电－化腐蚀，运行至几年后会发生腐蚀断线事故，同时氧化锌避雷器在使用时，长期承受工频电压的作用，一旦氧化锌避雷器意外损坏，将会造成系统死接地的故障。

表1

2.3 安装过电压保护器

线路过电压保护器是由非线性电阻限流元件及串联放电间隙组装而成，相当于一个带间隙的氧化锌避雷器。当雷电过电压闪络后引起的工频续流流过线路过电压保护器，非线性电阻限流元件（氧化锌阀片）利用其电压高时阻值低，电压低时阻值高的特性，将正弦波形的工频续流转变成尖顶波，尖顶波电流在过零前有相当长的时间电流幅值较小。与此同时，限流元件的残压削减了放电电压，从而截断工频续流使电弧瞬间熄灭。此时，串联的间隙起到了隔离作用，所以保护限流元件耐受了较高的过电压而不损坏，有效地阻止架空绝缘导线发生雷击断线事故。并且由于它采用的安装连接方式是与绝缘子并联安装，并不需要与绝缘导线直接连接，所以可以保证不损坏绝缘导线的绝缘层。

3 运行使用效果

苏南某市在2005年左右开始在城区尝试内采用了架空绝缘导线。在随后几年中，推广扩展至整个地区使用，并且逐年递增，到2011年为至绝缘导线已占全部架空线路20%以上。在最初的运行过程中，采取的方式是在每250米左右距离的架空线上装设一组氧化锌避雷器，但在每年雷季中，被雷击断线的情况仍时有发生，效果不是很明显。在随后几年的配网建设中，在保留氧化锌避雷器的情况下，又在其余的直线杆上装设了过电压保护器，收到了明显的效果。电力设备运行单位也对过电压保护器实际使用效果的跟踪统计，下面是近几年来对苏南某市雷击断线情况的统计表，见表1

由表1中统计数据可以清晰的看出，在2007年至2010年近四年间，虽然该地区绝缘架空线路长度以每年100公里左右的速度增长，但由于使用了过电压保护器作为防雷措施，全年的雷击次数随着绝缘导线长度的不断增长却在逐年明显下降，这足以证明了过电压保护器对架空绝缘线路有良好的保护效果。

然而在2010底至2011年上半年这段时间内，由于受物资中标厂家供货周期的影响，大部分新建、改建的架空绝缘导线线路未安装过电压保护器就投入运行，在随后的雷雨季节中，直接造成了20次的雷击断线事故，随后根据提供了现场资料分析，事故断线的位置全部均未装设过电压保护器进行防护。这半年的运行情况足以体现了过电压保护器在绝缘导线防雷方面的效果，所以现在已在该地区开始大规模的使用。并且在2010年年初，江苏省电力公司发布的《江苏省电力公司配电网技术导则实施细则》中也对绝缘导线加防雷作了具体规定：对无建筑物屏蔽的绝缘线路在多雷区应逐杆采取有效措施防止雷击断线，具体措施包括：安装带间隙氧化锌避雷器（即过电压保护器）、防雷金具、屏蔽分流线等。这也就验证了采用过电压保护器来防止绝缘导线断线的防雷措施是可靠的、有效的。

结语

架空绝缘导线区别于普通架空裸导线的优点，使其应用价值越来越明显，尤其是在城区采用架空绝缘导线取代普通架空裸导线将越来越普遍。在架设架空绝缘导线的地方，特别是在雷电活动活跃的苏南地区，雷击断线更是一个不容忽视问题。在防雷措施选择上，对于直击雷频繁发生的区域，可以采用架设架空地线的方式，以减少直击雷的危害；如在可靠的密封防潮措施保证之下，采用氧化锌避雷器也是不错的选择；但如果从保证绝缘导线的完整性来看，装设过电压保护器是目前最佳的方法。但根据运行经验来看，目前不论采用何种方式，均不可能完全避免绝缘导线雷击断线情况的产生，今后随着对这方面的研究进一步加深，必定会有更有效的措施来保证绝缘导线的安全运行。

[1]余虹云，等.配电网绝缘导线接续与防雷技术[M].中国电力出版社，2012.

[2]高电压技术[M].中国水利水电出版社.

[3]架空绝缘配电线路设计技术规程[S].电力工业部.