摘要：針對10KV架空配電線路常發(fā)生雷擊斷線事故，從而進行防范措施探討，以求提高10KV配電網(wǎng)安全運行水平。目前10KV架空配電線路上，現(xiàn)在都已廣泛地應用了絕緣導線?？梢哉f，配電網(wǎng)架空導線的絕緣化，已是一項成熟的技術。

但是，絕緣導線在應用過程中，也出現(xiàn)了一些新的問題。其中，最為突出的問題，是遭受雷擊時，容易發(fā)生斷線事故。據(jù)有關資料的統(tǒng)計，南昌經(jīng)開區(qū)2008至2009年兩年內(nèi)，一個30平方公里的供電區(qū)域內(nèi)，雷擊斷線事故與雷擊跳閘事故約為35次，直接損失電量約為30萬千瓦時，嚴重降低了供電可靠性，給社會帶來了不良的效果。這兩年里雷擊斷線事故率占76.2%。

以上一些統(tǒng)計資料表明：雷擊斷線事故，是應用絕緣導線中最突出的一個嚴重問題，這引起我們的廣泛注意，并積極開展對等試驗研究工作，并找到許多有效的防范措施。

一、雷擊斷線與跳閘機理

1電弧放電規(guī)律

① 電網(wǎng)雷電過電壓閃絡，亦即大氣壓或高于大氣壓中大電流放電，為電弧放電形式。

② 雷電過電壓閃絡時，瞬間電弧電流很大、但時間很短。

③ 當雷電過電壓閃絡，特別是在兩相或三相（不一定是在同一電桿上）之間閃絡而形成金屬性短路通道，引起數(shù)千安培工頻續(xù)流，電弧能量將驟增。

2 架空絕緣導線斷線

當雷擊架空絕緣線路產(chǎn)生巨大雷電過電壓，當它超過導線絕緣層的耐壓水平時（一般大于139KV）就會沿導線尋找電場最薄弱點將導線的絕緣層擊穿（通常在絕緣子兩端30公分范圍內(nèi)），形成針孔大小的擊穿點，然后對絕緣子沿面放電形成閃絡，最后工頻電弧向絕緣子根部的金屬發(fā)展后形成金屬性短路通道，工頻電弧固定在一點燃燒后熔斷導線。

3 架空裸導線的斷線率低但跳閘事故頻繁

當雷擊架空裸導線產(chǎn)生巨大雷電過電壓時，就會沿導線尋找電場最薄弱點的絕緣子沿面放電形成閃絡，最后工頻電弧向絕緣子根部的金屬發(fā)展后形成金屬性短路通道，引發(fā)線路跳閘事故。由于接續(xù)的工頻短路電流電弧在電磁力的作用下沿著導線向背離電源方向移動，一般不會燒斷導線。

二、滅弧方法

1?????? 使電弧的弧根拉長熄滅

2?????? 斷路器跳閘滅弧

3?????? 使過電壓能量釋放

三、防止雷擊斷線與跳閘事故的思路

1 提高線路絕緣水平或避免產(chǎn)生雷電過電壓。

如：局部加強絕緣、架空避雷線

2 使電弧燃燒熔斷導線的時間延長到超過斷路器跳閘的時間,通過斷路器跳閘來滅弧。

如：放電絕緣子、保護間隙、防雷金具等

3 使電弧在熔斷導線前瞬間熄滅。

如：避雷器、線路過電壓保護器等

四、過電壓保護措施

1 局部加強絕緣提高線路絕緣水平

將配電線路中的瓷絕緣子更換成為硅橡膠絕緣橫擔，全線提高線路絕緣水平，雷電引發(fā)的工頻續(xù)流因爬距大而無法建弧。為了降低線路造價，可采用架空絕緣導線加強局部絕緣的方式，即在絕緣導線固定處加厚絕緣也是一種嘗試的辦法。

優(yōu)點：有效提高線路絕緣水平，免維護。

缺點：更換絕緣子的投資成本較大，而且只能減少斷線機率，防止絕緣導線雷擊斷線效果不明顯。

2 架空避雷線

作用：

在空曠地區(qū)同桿架設架空避雷線對配電架空絕緣線路進行屏蔽保護，架空絕緣線上的感應電壓將降低(1-k)倍，k為避雷線與導線之間的耦合系數(shù)乘以沖擊系數(shù)。

缺點：

① 投資成本大。

② 雷擊架空避雷線后容易造成反擊閃絡/定位高度較低的雷電先導容易產(chǎn)生繞擊閃絡：仍然可能引發(fā)工頻續(xù)流熔斷絕緣導線。

3 保護間隙

作用：

保護間隙將電弧拉長，使電網(wǎng)電壓不能維持電弧燃燒，是一種最簡單的滅弧裝置。

缺點：

① 間隙不能切斷雷電流之后的工頻短路電流，必須借助于自動重合閘配合來切斷電弧。

② 間隙電壓擾動將影響電能質(zhì)量。

③ 間隙放電可能導致線圈形式的設備陡波擊穿。

4 放電絕緣子

也稱放電絕緣子或鉗位絕緣子。

日本東京電力公司采用放電鉗位絕緣子以防止絕緣導線雷擊斷線，如圖所示。即在絕緣導線固定處剝離絕緣層，加裝特殊設計的金屬線夾。當雷電閃絡引發(fā)工頻續(xù)流時，工頻續(xù)流在該金屬線夾上燃弧直至線路跳閘以熄滅工頻續(xù)流，從而避免燒傷絕緣子和熔斷絕緣導線。

5 防雷金具

防雷金具在原理上與鉗位絕緣子相同。

在絕緣導線固定處剝離絕緣層，加裝特殊設計的金屬線夾。當雷電閃絡引發(fā)工頻續(xù)流時，工頻續(xù)流在該金屬線夾上燃弧直至線路跳閘以熄滅工頻續(xù)流，從而避免燒傷絕緣子和熔斷絕緣導線。

6 懸垂線夾閃絡保護器

根據(jù)同一原理，芬蘭Nokia公司研發(fā)的被覆線配電系統(tǒng)（SAX系統(tǒng)），采用懸垂線夾和其它裝置作為閃絡保護器，懸垂線夾承受工頻電弧。該裝置抗震性能較差，線路風吹舞動時，常發(fā)生故障。

﹡放電絕緣子、防雷金具及懸垂線夾的缺點：

① 對供電可靠性和電能質(zhì)量有所降低；

② 存在如何防水浸入絕緣線芯的問題，可能導致導線線芯的電化學腐蝕引起斷線；

③ 由于絕緣層的收縮作用和不同材料的熱脹系數(shù)不同，剝離部分的長度很難控制在一個固定的值，可能露出帶電部分；

④ 靠絕緣子及放電間隙硬扛雷電流、工頻續(xù)電流，需要線路出線斷路器配合掉閘、重合閘，需要顧及出線斷路器的性能；

⑤ 影響絕緣導線的機械拉伸性能。

7 增長閃絡路徑

通過增長閃絡路徑，降低工頻建弧率，是防止架空絕緣線路雷擊斷線事故的另一思路。俄羅斯國家電力公司首先提出長閃絡間隙保護方式，如圖所示。在橫擔上安裝一U形絕緣閃絡路徑，使U形頭部與絕緣導線之間的沖擊放電電壓比絕緣子放電電壓低。當雷電過電壓時，該間隙先于絕緣子擊穿閃絡，并沿絕緣閃絡路徑發(fā)展。設計該絕緣路徑足夠長，就可以阻止工頻續(xù)流建弧，切斷工頻續(xù)流。

優(yōu)點：投資成本較低，免維護。

缺點：如何保持間隙的問題和如何與同桿及其它線路保持間距的問題很難解決，間隙電壓擾動將影響電能質(zhì)量。

8 限流消弧角

該裝置利用放電線夾刺穿絕緣導線的絕緣層，形成對氧化鋅限流元件3的尖端放電間隙，當線路出現(xiàn)雷電過電壓時，尖端間隙2首先放電，雷電流經(jīng)氧化鋅限流元件釋放，而工頻續(xù)流則被氧化鋅限流元件截斷，從而防止架空絕緣線路雷擊斷線事故的發(fā)生。

9 氧化鋅避雷器

作用：

隨著氧化鋅閥片的技術性能提高，氧化鋅避雷器優(yōu)良的保護性能已被人們接受，近年來廣泛地應用于電氣設備過電壓保護。

缺點：

① 保護范圍較?。褐荒軌虮Ｗo附近的電氣設備免受雷害。

② 長期承受運行電壓：加速了電阻片的劣化而損壞。

③ 在消弧線圈接地系統(tǒng)中，如果發(fā)生避雷器擊穿，將會造成長接地。

10 架空線路過電壓保護器

架空線路過電壓保護器是消化吸收日本、澳大利亞采用限流消弧角的工作原理，在國內(nèi)率先研制開發(fā)成功適合國情的防雷技術措施，填補了國內(nèi)防止架空導線雷擊斷線和跳閘新技術和新措施的空白。

它是由非線性電阻限流元件（氧化鋅閥片）串聯(lián)放電間隙組成，安裝在線路絕緣子上。

它的保護原理是：當雷電過電壓或其它故障原因引發(fā)對地閃絡形成金屬性電弧放電短路時，線路保護器中特殊設計的不銹鋼引流環(huán)可以將KA級工頻續(xù)流直接引向氧化鋅非線性電阻限流元件，并借助于氧化鋅電阻的非線性特性將正弦波形的工頻續(xù)流轉變成為尖頂波。尖頂波電流在過零前有相當長的時間內(nèi)電流幅值較小，同時，限流元件的殘壓削減放電電壓，使電弧瞬間熄滅而達到迅速截斷工頻續(xù)流，達到有效防止架空導線因工頻續(xù)流高溫而熔斷（雷擊斷線）或跳閘的目的。簡單的說它的滅弧原理是通過與絕緣子串聯(lián)間隙的引流環(huán)、氧化鋅非線性電阻限流元件的合理配合，在雷電過電壓的作用下通流動作，釋放雷電過電壓能量，有效限制雷電過電壓。

﹡線路過電壓保護器的優(yōu)缺點：

缺點：

① 投資較大；

② 桿上設備數(shù)量增加；

③ 需要安裝接地裝置。

優(yōu)點：

① 安裝方便，不需更換絕緣子，也不需更改原有線路設計；

② 它的滅弧原理是通過限流元件快速切斷工頻續(xù)流，有效限制雷電過電壓，不需斷路器跳閘滅弧，不會造成供電中斷或影響供電質(zhì)量；

③ 不需破開導線絕緣層，無需解決導線密封防水問題，不會影響導線機械拉伸性能和使用壽命；

④ 不承受工頻電壓，線路損耗低，使用壽命長免維護；

⑤ 串聯(lián)間隙的隔離效果可避免故障時形成單相死接地，也不影響線路的安全運行。

五、取得效果

南昌經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)電力有限公司2009年投資20余萬元，加大供電區(qū)域內(nèi)的架空配電線路防雷改造工作，對雷擊頻繁動作斷線的線路進行改造，對每基砼電桿安裝線路過壓保護保護器，還對每基砼電桿加裝接地裝置，接地電阻值小于10歐姆。通過一年來運行或雷擊考驗，經(jīng)過在架空配電線路安裝了過壓保護器的線路，雷擊斷線跳閘率明顯降低，取得了良好的效果。2010年，加大對其它線路改造力度，并堅持對每基砼電桿加裝過壓保護器原則，從而徹底降低雷擊斷線事故率，提高供電可靠率。

六、結束語

綜合上述，對于防止架空配電線路導線雷擊斷線措施是多種多樣的，各有優(yōu)缺點，南昌經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)電力有限公司根據(jù)自身實際情況，采取了在架空配電線路安裝過壓保護器措施，有效地防止雷擊斷線事故發(fā)生，保證配電網(wǎng)安全運行。

參考文獻：

4?????? 徐穎.? 許士珩交流電力系統(tǒng)過電壓防護及絕緣配合2006

5?????? 朱曉琛.楊成鋼.李景祿.楊廷方配電網(wǎng)故障及其控制措施研究[期刊論文]-長沙電力學院學報(自然科學版)2004(2)

6?????? 歐洲華.配電變壓器受雷擊分析與防雷措施[期刊論文]-水利電力機械2007(9)

7?????? 郭向軍.配電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計與開發(fā)[學位論文]2005

8?????? 朱德恒.嚴璋高電壓絕緣1992

9?????? 吳根富.氧化鋅避雷器的應用與分析[期刊論文]-電氣開關2004(5)

10??? 沈海濱.陳維江.張少軍.陳平.袁力.尹彬.李文龍一種防止10KV架空絕緣導線雷擊斷線用新型串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器[期刊論文]-電網(wǎng)技術2007(3)

11??? 周榮斌.線路型避雷器的應用[期刊論文]-廣東電力2005(12)

12??? 邱雪花.線路避雷器在輸電線路中的應用與研究2007