（国网陕西省电力公司兴平市供电分公司）
摘要：目前，不论是在国内还是国外，配电网高低压线路基本上都是采用了绝缘导线。但是，在绝缘导线的实际运用中，也相应的出现了一些新的问题。其中最为突出的就是雷击问题，容易导致配电线路设备遭受雷击故障。不同地区因地形、 气候等条件差异， 雷电活动情况有很大的差异，线路遭受雷击的情况也有很大的差异，因此输电线路的防雷工作不能完全依照规程，必须针对线路所经地区的实际雷电活动情况结合运行经验采取相应措施。本文主要分析了10kv架空绝缘线路防雷技术。
关键词：10kv架空绝缘线路；雷电过电压；防雷技术；
国内外研究及运行经验均表明， 雷击是造成输配电线路故障的主要原因。 在我国跳闸率比较高的地区，雷击引起高压线路跳闸的次数，占线路总跳闸次数的40%~70%，特别是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击引起的输配电线路事故率更高。对于架空绝缘导线国内外研究及运行经验均表明：架空绝缘线路雷击易断。
一、雷电基本理论及危害原理分析
1.雷电基本形成理论。中部有强烈的上升气流是雷电的基本结构，在该气流的影响下面，正电荷的冰晶与负电荷的水分渐渐发生分离，形成了部分带正电荷与部分带负电荷的雷云层。在异性电荷不断积累的作用下，正、负极云块的电场强度逐渐增加，当云层的电场强度增加到空气击穿强度时，就形成了放电的现象。正、负电荷通过相应电离通道进行互相中和，从而产生强光和强热。该放电通道发出的强光就是人们指的闪电。而该通道发出的强热，引起空气的急速膨胀，发出轰鸣声，这就是雷声。一般情况下，雷云的上部分带正电荷，下部分带负电荷。由于雷云与雷之间存在着强大的电场，所以，当积聚的电荷密度在某一区域内非常大，并且电场强度超出雷云和地面之间的空气游离临界值时，就很容易导致雷云对地进行放电，当雷云对地放点击中建筑物或者其他物体时，就形成雷击事故。
2.雷电危害基本原理分析。由于雷电电击所产生的雷电波，可能沿配电线路引到室内，将严重危害到人员以及设备的安全。根据有关的资料显示，雷电侵入波造成的危害每个地方都有较大的差异，但是，仍占据比较大的比例。从配电网架空线路产生雷电波的主要原因有两点：一是直击雷。一般的配电网架空线路分布比较广泛，因此受到雷击的几率也就上升，当某处受到雷击后，所产生的雷电波就会沿电路进行传播，传播的范围可能会非常的广泛。一旦传入室内，所产生的电压也是非常高的。二是击中线路附近物体时产生的感应雷电波。感应雷电压虽然比直击雷的电压要低很多，但是，一旦发生对低压电路以及通讯线路的安全，仍然具有等同的危险性，而且较雷直击的几率更加的大。
二、架空绝缘导线雷击事故原因分析
1.绝缘导线存在弊端。由于最近几年的城网改造工程的实施，城镇中10kV 配电线路基本上都改换成了架空绝缘导线，但是大部分的防雷措施与原来的裸导线并没有明显变化。主要原因是，裸导线加装避雷器非常方便，基本上容易雷击的地方都进行了加装；而采用了绝缘线之后，只能在配电变压器以及联络断路器两侧隔离开关处安装避雷器，无其他裸露部分，不剥离绝缘层也不能安装避雷器，因此，降低了避雷能力。绝缘线的雷击事故基本上都发生在比较空旷的地区。主要原因是：城区建筑物等有屏蔽作用，降低了线路遭雷击的几率，约占总量的 10%，而在线路附近发生雷云对地放电，产生感应过电压占到了90%以上，断线部分大多数为绝缘线固定处。主要原因是，架空线路遭雷击产生闪络现象。在很短的时间内产生很大的电弧电流，引起绝缘层的击穿但不会烧断导线。烧断导线的真正原因是雷击后造成相间短路所产生的数千安培工频续流。但是对于架空裸导线来说，工频续流电弧会沿导线向负荷侧传递，而不是集中在某点，所以很少发生导线烧断；采用绝缘导线的线路，会引起工频续流电弧集中并击穿，无法进行传递，导致导线烧断。
2.10kV配电线路防雷措施不到位。一般在配变上都会安装氧化锌避雷器，但是，在一些线路比较长的10kV 架空线路上，并没有安装线路型氧化锌避雷器。以前10kV 线路的连接器一般都是采用并沟线夹进行连接的，有些甚至连并沟线夹都不使用，而直接进行缠绕接线。以上两种并不是连接链路的最佳方式。
3.线路绝缘子的质量不高。这里要提出P-l5针式绝缘子，其爬距约为 28cm，并常年受到工业及自然环境污染，在大雾及雨天等湿度环境下，绝缘子表面污染物被水分湿润，导致其导电性大大增加，其泄漏电流也快速上增，会导致绝缘子在工频与操作冲击电压下的闪络电压明显降低，甚至会在工作电压下发生闪络。
三、10kv架空绝缘线路防雷技术
从不同的目的出发，选择不同的防雷技术。从线路可靠稳定运行出发，可以选择采用绝缘横担、带串联间隙的氧化锌避跳闸率比较低，不影响线路运行的可靠性和电能质量；从经济性出发，对于旧线路的改造，可以考虑采用穿刺型防弧金具，不更改现有线路的绝缘子；对于新的线路可以采用防雷支柱绝缘子，一次施工，基本无需维护，但是雷击跳闸率相对比较高；对于不宜改造的线路，如耐张杆，不适宜采用防弧金具或者防雷支柱绝缘子等防雷方式， 可以安装过电压保护器。
1.合理选择架空绝缘导线路径。实践表明，下列地段易遭受雷击：一是雷暴走廊，如山区风口以及顺风的河流等处。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆二是四周是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森林或灌木，附近又有蜿蜒起伏的山丘等处。三是土壤电阻率有突变的地带，如地质断层地带，岩石与土壤、山坡与稻田的交界区等地，雷击击于低土壤电阻率处。四是地下有导电性矿的地面和地下水位较高处。当土壤电阻率差别不大时，例如有良好的土层和植被的山丘，雷击击于突出的山顶、山的向阳坡等。为此在选择架空绝缘导线路径时要尽量避开这些地区。
2.线路中配电变压器的防雷。在配变的10kV侧要装设金属氧化物避雷器或者是阀型避雷器进行防雷保护。如遇特别情况，可采用两相阀型避雷器与一相间隙保护或者是两相间隙保护进行结合防护，当中的阀型避雷器可以用管型避雷器进行代替。保护设备的安装要尽量靠近变压器，这是为了防止残压损坏变压器绝缘。当雷电流流过接地电阻时很容易产生压降IR，并且当其与避雷器的残压共同作用与变压器的绝缘上，为了避免这一情况的发生，避雷器的接地线与变压器铁壳连在一起进行接地操作，只有阀型避雷器的残压作用于变压器高压侧主绝缘上。但是，这种情况下的接地体以及接地引下线上的压降，会极大的提高变压器铁壳电位，很容易引起铁壳向 220/380V 低压侧逆向放电。因此，必须将低压侧的中性点与变压器的铁壳进行连接。这样会使低压侧电位同时也被抬高，铁壳和低压侧之间就不容易发生闪络现象。但是，这种方法有个缺点，在高压侧雷击可能传递到低压侧的用户中去，对用户安全产生影响，所以，可采用加强用户的防雷措施来进行预防。
（1）当10kV侧雷击，阀型避雷器发生动作，并在接地电阻上产生压降 IR，采用 5kA与7Ω进行计算，就得到 IR=35kV。此 IR绝大部分都加在低压绕组上。经电磁感应原理，将在高压绕组上产生高电压。由于避雷器固定了高压绕组出线端的电位，因此，高电位将沿高压绕组分布，并集中在中性点处，产生最大电位值，当此电位值过大，就会引起中性附近发生绝缘击穿；同时大大增加匝间电压，也很容易引起高压绕组的层间或者是匝间发生绝缘击穿。
（2）当低压侧线路雷击，在低压侧的冲击波会按照一定变压比传递到高压一侧。因为低压侧的绝缘裕度比高压侧要大，因此，很容易在高压侧引起绝缘击穿事故。对于 35/0.4kV 系列配电变压器来说，在其高、低压处都装设有避雷保护器。对于低压侧中性点没有进行接地处理的变压器来说，应在其与变压器铁壳间加装击穿保险器。一般为了降低避雷器残压对变压器绝缘的损坏，无论高压或者是低压避雷器的接地点到铁壳间的连线，其距离越短越好。
3.安装氧化锌避雷器。随着氧化锌阀片技术性能的提高，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。由于氧化锌避雷器价格比较高，因此要研究每隔多少距离安装一组，既要安装得最小又能够保护全线。氧化锌避雷器的保护范围与雷电特性、氧化锌避雷器参数、氧化锌避雷器接地装置的接地电阻数值和线路绝缘水平有关。而其中的雷电特性目前还缺乏数据。考虑到姜山地区经济发展水平和供电可靠性要求，要求每基电杆上安装三只（相）氧化锌避雷器降低雷击断线事故的发生频率。对于一些老线路的改造难以进行，且由于山区线路地形限制，经过山坡的线路绕击率高，造成绕击雷对线路造成的故障率高的问题没有好的对策。此时在杆塔上安装线路氧化锌避雷器将是一个好的选择。
4.装设自动重合闸装置。由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自动消除。因此，安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好效果。据统计，10kV线路成功率约为70%~80%。因此，各电压等级的线路均应尽量安装自动重合闸装置。加装线路自动重合闸作为线路防雷的一种有效措施，在线路正常运行中和保证供电可靠性上都发挥了积极的作用，但应对瞬时故障加强巡视、分析和判断，并及时予以查清处理，防止给线路安全运行遗留隐患。
5.架设避雷线。架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：一是分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；二是通过对导线的耦合作用还可以减小线路绝缘子的电压；三是对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。通常来说，线路电压越高，采用避雷线的效果越好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也越低。但缺点是投资成本较高，且配电线路自身的绝缘强度较低，易引起反击。
6.加强运行检修。运行中加强对架空绝缘导线瓷质绝缘子的检测，有“零值”、“低值”等缺陷的及时予以更换。全面紧固杆塔螺栓，尤其是架空地线与杆塔、接地引下连板与杆塔的连接处，定期检查接地螺栓是否生锈、松动，必要时重点部位涂抹电力脂。及时修复被外力破坏的接地引下线，并定期进行防腐处理。在“易击塔”加装10kV线路氧化锌避雷器(MOA)基础上，如在其前后土壤电阻率较低的两基杆塔各加装一只(组)MOA，防雷效果较好。线路型MOA有很好的绝缘强度自恢复能力，能快速切断工频续流，消除雷击跳闸，并记录雷击动作次数，少维护。高压线路型硅橡胶护套MOA在国外积累了较多的运行经验，取得了良好的运行效果。
10kV架空绝缘线路防雷，可以根据运行经验综合采取降低杆塔冲击接地电阻、安装串联外间隙氧化锌避雷器、安装穿刺型防弧金具的措施，不但能够有效提高线路耐雷水平，防止绝缘导线雷击断线，而且成本较低。
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论文作者:刘宏超
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/5
标签：线路论文; 避雷器论文; 导线论文; 防雷论文; 氧化锌论文; 雷电论文; 低压论文; 《电力设备》2016年第15期论文;