摘要：架空絕緣導(dǎo)線由于外包一層絕緣層，具有比裸導(dǎo)線優(yōu)越的絕緣性能和防腐蝕性能。可減少受樹木，飛飄金屬膜和灰塵等外力破壞因素影響，減少相間短路及接地故障，但伴隨著提高了雷擊斷線的幾率。本文對雷擊斷線的機(jī)理進(jìn)行分析，并提出防止雷擊斷線的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng);絕緣導(dǎo)線;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

中圖分類號： TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

前言

絕緣導(dǎo)線發(fā)生雷擊斷線不僅會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而且會更直接地危及人身安全，給社會生產(chǎn)和人民生活帶來很大的負(fù)面影響。隨著電力事業(yè)發(fā)展，絕緣線路長度的不斷增加，雷擊斷線等事故已經(jīng)嚴(yán)重威脅了配電線路的安全運(yùn)行。如何對絕緣導(dǎo)線進(jìn)行有效防雷，減少絕緣線雷害事故的發(fā)生，確保架空線路的安全運(yùn)行，是提高配電網(wǎng)運(yùn)行水平所迫切需要解決的問題。

一、雷擊斷線跳閘的機(jī)理

落雷時(shí)，在被直接擊中的導(dǎo)線上會有過電壓形成，在其附近未被直接擊中的導(dǎo)線上也會有過電壓形成，雷擊過電壓可能會造成線路跳閘或斷線。

雷擊產(chǎn)生過電壓的原因：在電力系統(tǒng)中，由于雷電流通過電力設(shè)施而導(dǎo)致危及絕緣的電壓升高.稱為大氣過電壓，分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓。直擊雷電流通過地表突出物的電阻入地散流。假如地電阻為10 ，一個(gè)30 kA的雷電流將會使地網(wǎng)電位上升至300 kV。直擊雷放電的能量通過電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式向四周輻射。導(dǎo)致鄰近設(shè)備過電壓放電，這就是感應(yīng)雷。所以，感應(yīng)雷危害是大面積的，而且對一個(gè)電氣設(shè)備來說，比直擊雷更常遇到。

有關(guān)資料計(jì)算表明，當(dāng)雷擊電流為30 kA斜角波，雷云高度為3 km，導(dǎo)線高度為10m，擊中距末端匹配的500m長架空線路中點(diǎn)100m處地面時(shí)。線路上感應(yīng)電壓為150kV幅值的振蕩波。此波為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)共同作用的結(jié)果。

感應(yīng)雷過電壓的幅值可達(dá)300-400 kV，足以使60-80cm空氣間隙擊穿�；蚴�3個(gè)X一4.5型懸式絕緣子閃絡(luò)。目前根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制造的l0 kV架空絕緣導(dǎo)線，在一般情況下其沖擊電壓耐受水平為93.8 kV，故感應(yīng)雷過電壓對35kV及以下線路都可能會引起閃絡(luò)。

試驗(yàn)研究和實(shí)際事故原因分析證實(shí)：雷擊絕緣導(dǎo)線和雷擊裸導(dǎo)線時(shí)的電弧發(fā)展過程明顯不同。當(dāng)直擊雷或感應(yīng)雷過電壓作用于裸導(dǎo)線引起絕緣子閃絡(luò)時(shí)，電弧在電磁力的作用下。高溫弧根沿導(dǎo)線表面滑移�；「乖陔S同弧根向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，受熱應(yīng)力的作用不斷的向空中漂浮，由于弧腹的溫度低，一般不會燒傷導(dǎo)線，并會引起斷路器動(dòng)作，切斷電弧。因此，裸導(dǎo)線的斷線故障率明顯低于架空絕緣導(dǎo)線。架空絕緣線路因雷電過電壓造成閃絡(luò)時(shí).瞬間電弧電流很大但時(shí)間很短(約幾微秒至幾毫秒)，僅在架空絕緣導(dǎo)線絕緣層上形成擊穿孔，不會燒斷導(dǎo)線。但是，當(dāng)雷電過電壓在兩相或三相(不一定是在同一電桿上)之間閃絡(luò)而形成金屬性短路通道，將引起數(shù)千安培工頻續(xù)流，電弧能量驟增。此時(shí)，由于架空絕緣導(dǎo)線絕緣層阻礙電弧在其表面滑移，高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點(diǎn)，并在斷路器動(dòng)作之前燒斷導(dǎo)線。

二、雷擊斷線和雷擊跳閘事故的原因

隨著配電網(wǎng)設(shè)備的不斷更新，配電線路雷擊斷線和跳閘事故約占全部事故的30%。因此，采取有效措施降低配電網(wǎng)故障跳閘率，提高配網(wǎng)防雷水平非常必要。

1接地電阻的問題

接地電阻的改造是防雷工作中最經(jīng)濟(jì)最有效的辦法，有的單位未能將接地電阻的測試以及接地電阻的開挖檢查作為常規(guī)工作來開展。未采取有效的接地電阻的測試方法。在新建工程中，有些未對接地電阻進(jìn)行檢查，留下隱患。

2 山區(qū)線路的地形條件因素

通過配電線路遭雷擊的故障情況分類，山區(qū)、丘陵地區(qū)的線路和線路的邊相是雷擊跳閘的多發(fā)區(qū)。特別是水庫、水塘和起伏的山丘附近、處于幾個(gè)山口、風(fēng)口的桿塔、一面是開闊的山坡或開闊地，另一面是山谷、丘陵、孤山上的桿塔，且對著幾個(gè)風(fēng)口在同一地帶被雷擊幾次或擊中幾基桿塔的地方。應(yīng)加強(qiáng)該地段的防雷設(shè)備的建設(shè)。

3絕緣水平不足

配電網(wǎng)的線路長，設(shè)備類別較多，可以說是點(diǎn)多面廣。而且設(shè)備投入時(shí)間不同，設(shè)備的絕緣水平也不同，故發(fā)生雷擊事故時(shí)，往往在絕緣水平較低的設(shè)備引發(fā)故障，形成跳閘。應(yīng)加強(qiáng)配電網(wǎng)的全過程管理，從配網(wǎng)建設(shè)和配網(wǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行的全過程加強(qiáng)防雷工作。

三、國內(nèi)外防止雷擊斷線和雷擊跳閘事故的技術(shù)措施

世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家和我國發(fā)達(dá)地區(qū)的配網(wǎng)線路中。采用架空絕緣導(dǎo)線的時(shí)間較長，積累了大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。為了降低雷擊跳閘和斷線事故率，先后采用了如下預(yù)防措施和方法。

1架空避雷線

在空曠地區(qū)同桿架設(shè)架空避雷線對配電架空絕緣線路進(jìn)行屏蔽保護(hù)，使架空絕緣線上的感應(yīng)電壓降低(1一k)倍(k為避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)乘以沖擊系數(shù))。

理論計(jì)算和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：采用同桿架設(shè)架空避雷線可以限制線路感應(yīng)過電壓。是一種投資較大的傳統(tǒng)方法。但因配電線路設(shè)計(jì)的絕緣水平較低，雷擊架空避雷線后非常容易造成反擊閃絡(luò)，仍然會引發(fā)工頻續(xù)流熔斷絕緣導(dǎo)線。故該方法國內(nèi)外目前較少采用。

2 氧化鋅避雷器

近年來，人們利用氧化鋅避雷器的非線性電阻特性和快速阻斷工頻續(xù)流的特性，廣泛應(yīng)用于線路以限制雷電過電壓。但其保護(hù)范圍有限，基本上只夠保護(hù)本桿設(shè)備。因此，像日本、美國、加拿大等國家投入巨資對線路進(jìn)行改造，在每基電桿上安裝三只(相)氧化鋅避雷器后，雷擊斷線率由原來的99.3%降低到2.7%，基本沒有再發(fā)生雷擊斷線事故。

3鉗位絕緣子

即在絕緣導(dǎo)線固定處剝離絕緣層，加裝特殊設(shè)計(jì)的金屬線夾，并設(shè)置引弧放電間隙。當(dāng)雷電閃絡(luò)引發(fā)工頻續(xù)流時(shí)，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(dǎo)線。

根據(jù)同一原理，采用懸垂線夾和其它裝置作為閃絡(luò)保護(hù)器，懸垂線夾承受工頻電弧。該裝置抗震性能較差，線路風(fēng)吹舞動(dòng)時(shí)，常發(fā)生故障。

4增長閃絡(luò)路徑

通過增長閃絡(luò)路徑，降低工頻建弧率，也是防止架空絕緣線路雷擊斷線事故的另一思路。在橫擔(dān)上安裝一U形絕緣閃絡(luò)路徑.使U形頭部與絕緣導(dǎo)線之間的沖擊放電電壓比絕緣子放電電壓低。當(dāng)雷電過電壓時(shí)，該間隙先于絕緣子擊穿閃絡(luò)，并沿絕緣閃絡(luò)路徑發(fā)展。設(shè)計(jì)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。

5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(dān)，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。

為了減低線路造價(jià).還可采用加強(qiáng)架空絕緣導(dǎo)線局部絕緣的方式，即在絕緣導(dǎo)線固定處加厚絕緣，也是一種嘗試的辦法。

6限流消弧角

一些多雷害國家在架空絕緣線路上大力推廣應(yīng)用限流消弧角。該裝置利用放電線夾刺穿絕緣導(dǎo)線的絕緣層，形成對氧化鋅限流元件的尖端放電間隙。當(dāng)線路出現(xiàn)雷電過電壓時(shí)，尖端問隙首先放電，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?cái)啵瑥亩�防止架空絕緣線路雷擊斷線事故的發(fā)生。該方法可有效地防止雷擊斷線事故，正逐步取代上述各種預(yù)防措施。

7過電壓保護(hù)器 .

當(dāng)雷電過電壓或其它故障原因引發(fā)絕緣導(dǎo)線擊穿間隙對地閃絡(luò)形成金屬性電弧放電短路時(shí)，特殊設(shè)計(jì)的不銹鋼引流環(huán)將kA級工頻續(xù)流直接引向氧化鋅電阻非線性限流元件，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(zhuǎn)變成為尖頂波。尖頂波電流在過零前有相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)電流幅值較小，同時(shí)，限流元件的殘壓削減放電電壓，使電弧瞬間熄滅而達(dá)到迅速截?cái)喙ゎl續(xù)流，達(dá)到有效防止架空絕緣導(dǎo)線因工頻續(xù)流高溫而熔斷(雷擊斷線)的目的。

8減小接地電阻

加強(qiáng)接地網(wǎng)的改造和使用降阻劑.能有效的減小接地電阻。

四、防止雷擊斷線和雷擊跳閘事故的技術(shù)措施的比較

對上述國內(nèi)外各種防止雷擊斷線事故的技術(shù)措施和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，比較結(jié)果列人表l中。

表1 幾種防止雷擊斷線事故的技術(shù)措施和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較

技術(shù)措施	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)
架空避雷線	能夠有效降低線路雷電感應(yīng)過電壓，免維護(hù)。	容易對線路形成反擊，投資成本較大，防止絕緣導(dǎo)線雷擊斷線效果不明顯。
氧化鋅避雷	能夠有效效截?cái)喙ゎl續(xù)流，限制雷電過電壓。	保護(hù)范圍較小，全線路閉市，投資成本很大，必須破開絕緣層，可能引起絕緣導(dǎo)線線芯進(jìn)水，導(dǎo)致導(dǎo)線弧垂處電化學(xué)腐蝕斷線，長期承受工頻電壓，可能引起氧化鋅閥片老化，必須進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)。
鉗位絕緣子	借助斷路器截?cái)喙ゎl續(xù)流，防止絕緣導(dǎo)線熔斷，免維護(hù)。	更換絕緣子的投資成本較大，必須破開絕緣層，可能引起絕緣導(dǎo)線線芯進(jìn)水，導(dǎo)致導(dǎo)線弧垂處電化學(xué)腐蝕斷線。
增長閃絡(luò)路徑	借助斷路器截?cái)喙ゎl續(xù)流，防止絕緣導(dǎo)線熔斷，免維護(hù)，投資成本較低。	如何保持間隙的問題尚無法解決，如何與同桿其它線路保持間距的問題無法解決。
提高線路絕緣水平	有效提高線路絕緣水平，免維護(hù)。	更換絕緣子的投資成本較大。
限流消弧角	能夠有效截?cái)喙ば�廝續(xù)流、限制雷電過電壓，不承受工頻電壓，免維護(hù)。	保護(hù)范圍較小，線路中每間隔一基至三基電桿閉市，投資成本較大，必須破開絕緣層，可能引起絕緣導(dǎo)線線芯進(jìn)水，導(dǎo)致導(dǎo)線弧垂處電化學(xué)腐蝕斷線。
線路過電壓保護(hù)器	能夠有效截?cái)喙ば�廝續(xù)流、限制雷電過電壓，不承受工頻電壓，免維護(hù)。	保護(hù)范圍較�。�線路中每間隔一基至三基電桿裝設(shè)，投資成本較大。

五、預(yù)防雷擊斷線和雷擊跳閘事故的綜合措施和運(yùn)行管理

造成配網(wǎng)絕緣導(dǎo)線雷擊斷線和跳閘的原因較多，既有多種雷擊原因，又有線路實(shí)際運(yùn)行條件不同，故采用一種方法進(jìn)行預(yù)防是不全面的，必須采取 綜合措施并加強(qiáng)運(yùn)行管理。結(jié)合城區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，提出以下措施：

1 制定符合本地區(qū)的防雷措施和運(yùn)行管理規(guī)定，用其指導(dǎo)防雷新建、改造和生產(chǎn)運(yùn)行全過程管理工作。

2 運(yùn)行單位進(jìn)行線路巡視時(shí)，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范檢查防雷設(shè)施和接地裝置的情況。并將其納入線路標(biāo)準(zhǔn)化巡視工作中。遇到雷擊故障時(shí)，還應(yīng)及時(shí)查找雷擊故障點(diǎn)并進(jìn)行分析，詳細(xì)記錄雷擊故障損傷情況，對損傷的部件及時(shí)修復(fù)，對不合理的地方加以改進(jìn)。

3 根據(jù)相關(guān)規(guī)定，運(yùn)行單位應(yīng)利用巡線機(jī)會每年進(jìn)行一次配電線路防雷設(shè)施的常規(guī)性檢查。主要檢查設(shè)施的運(yùn)行、缺陷情況.測量接地電阻是否符合要求.并將檢查結(jié)果作好存檔記錄和分析.對存在問題的設(shè)施及時(shí)提出檢修計(jì)劃。每年對事故情況定期進(jìn)行總結(jié)分析。并結(jié)合過電壓專業(yè)年度工作統(tǒng)盤進(jìn)行全面的分析。做出下步的改進(jìn)措施。

4 運(yùn)行單位應(yīng)參加與新建線路防雷保護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)、審查和設(shè)備選型等工作。根據(jù)本地區(qū)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對配電設(shè)備的接地裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)、選材和施工工藝和可靠性進(jìn)行審查。

5配網(wǎng)的10kV線路的相間距離約為0.4 m，建議放大到0.6～0.7 m，并最好采用三角布置，可有效降低雷擊的建弧率。

6 對已經(jīng)投運(yùn)的配電線路中那些易遭雷擊段線路，應(yīng)加大考慮防雷措施的應(yīng)用。特別是針對架空絕緣導(dǎo)線，應(yīng)加裝線路過電壓保護(hù)器。建議在雷害頻發(fā)區(qū)域，每基桿頂安裝一組，其它區(qū)域可每間隔二至四基桿安裝一組。供電公司加裝過電壓保護(hù)器100組，主要用在處于空曠地區(qū)的茅山頭變電站、毛家塘變電站出線，取得了很好的效果，雷擊跳閘事故降低50%。

7 對新建和已建的l0 kV絕緣架空線路，進(jìn)行接點(diǎn)的防水處理，可有效減少應(yīng)力斷線和雷擊斷線。搭接點(diǎn)、接火點(diǎn)選用穿刺線夾，并同步做好密封措施。干線段耐張桿連接處為保證連接效果，也可選用并溝線夾。但應(yīng)用絕緣自粘帶將破皮處包裹兩層和做其他密封處理。

8 對起始桿、終端桿等架空絕緣線路與電纜線路相連接的桿位，安裝線路氧化鋅避雷器。

六、結(jié)束語

在熟悉了解雷擊過電壓產(chǎn)生的原因及配電絕緣導(dǎo)線防雷技術(shù)措施的基礎(chǔ)上，除掌握各項(xiàng)措施外。我們還要加強(qiáng)各部門的合作，將雷擊帶來的損失盡量減少。降低雷擊跳閘率對于日常線路設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)人員來說將大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，對于客戶用電來說將大大提高供電可靠性。因此，如何小投入，大成效的防止雷擊故障的發(fā)生。其社會效益和經(jīng)濟(jì)效益都是非常顯著的。

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