摘要：本文通過對10kv絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線機理分析,結(jié)合國內(nèi)外的研究成果提出了有效防止雷擊斷線事故的綜合措施，并對外間隙避雷器的保護原理、作用、選擇及安裝進行了全面的分析。在現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)下，應(yīng)根據(jù)10kv絕緣導(dǎo)線具體的實際情況，選擇恰當?shù)姆览状胧?從而保證配電網(wǎng)的安全運行。
　　關(guān)鍵詞：10kv絕緣導(dǎo)線；防雷措施；避雷器；過電壓
　　10kV配電線路采用絕緣導(dǎo)線，這對提高線路供電的可靠性，解決外物附掛以及防止人或動物碰觸導(dǎo)線所引起的危險事故等，發(fā)揮著巨大的作用。目前，我國的10kV線路是以架空絕緣導(dǎo)線線路為主，它解決了裸導(dǎo)線所不能解決的安全問題，與電纜相比它又具有投資省、建設(shè)快的優(yōu)點。但10kV配電網(wǎng)的分布廣泛、設(shè)備重多，而且絕緣水平較低，雷擊斷線問題十分嚴重，甚至造成絕緣事故，因此我們必須采取有效的防雷擊綜合措施。
　　實踐證明，發(fā)生雷擊斷線事故不僅會造成嚴重的經(jīng)濟損失，而且會危及人們的人身安全，極大的影響了社會生產(chǎn)與人民生活。近年來，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，以及城市配電網(wǎng)絡(luò)絕緣化的深入開展，絕緣線路長度的不斷增加，雷擊斷線問題隨著也日益突出，這給電力生產(chǎn)運行造成了極大隱患，配電線路的安全運行受到嚴重威脅。因此，如何對絕緣導(dǎo)線實施有效的防雷措施，妥善解決雷擊斷線問題，減少雷害事故發(fā)生，以確保絕緣電線線路的安全運行，已成為電力系統(tǒng)中一個急需解決的問題。
　　1.絕緣導(dǎo)線雷擊斷線機理分析
　　絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線主要由感應(yīng)過電壓所致，感應(yīng)雷電波向桿塔兩側(cè)迅速傳播，當?shù)诌_絕緣子附近的薄弱處時，就向鐵塔橫擔放電從而形成雷擊閃絡(luò)，并擊穿導(dǎo)線的絕緣層，被擊穿的絕緣層呈針孔狀。當感應(yīng)過電壓引起兩相或三相同時閃絡(luò)時，就可能在雷擊閃絡(luò)的通道上形成工頻續(xù)流，產(chǎn)生高達數(shù)千安培的工頻短路電弧。工頻短路電弧受到周圍絕緣層的阻隔，電弧的弧根不能沿絕緣導(dǎo)線滑動，只能在雷擊閃絡(luò)處形成針孔集中放電,在絕緣擊穿點燃燒，并在斷路器跳閘前極短的時間內(nèi)就把絕緣導(dǎo)線燒斷。尤其是在盡頭桿與耐張桿導(dǎo)線的破損處，工頻續(xù)流更容易建弧形成相間金屬性短路，最終造成絕緣導(dǎo)線斷線。因此，我們要采取有效的措施及時切斷雷電波引起的工頻續(xù)流，以防止絕緣導(dǎo)線雷擊斷線。
　　2.絕緣導(dǎo)線的綜合防雷措施
　　根據(jù)以上針對絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的機理分析，防雷擊措施主要可以概括為“疏導(dǎo)”和“堵塞”兩種方式。所謂“疏導(dǎo)”就是將絕緣子附近的絕緣導(dǎo)線局部裸線化，使工頻電弧的弧根轉(zhuǎn)移或者將其固定在特制的金具上燃燒,以此來保護導(dǎo)線，防止其燒斷；而“堵塞”就是限制雷擊時的過電壓幅值，防止雷擊閃絡(luò)后工頻續(xù)流形成短路電弧。其具體防護措施如下:
　　2.1架空避雷線
　　這種方法是利用架空避雷線而產(chǎn)生的屏蔽效果來保護供電線路的，在對輸電線路的防雷擊應(yīng)用中十分有效。主要是用同桿架設(shè)避雷線的方式來對配電網(wǎng)的絕緣導(dǎo)線線路進行屏蔽，這可以大大降低感應(yīng)過電壓的幅值。但由于配電導(dǎo)線的絕緣水平比較低，當架空避雷線受到雷擊后很容易形成反擊閃絡(luò)，同樣會引發(fā)工頻續(xù)流，進而將絕緣導(dǎo)線燒斷。對于架空避雷線而言，它能夠有效地防止直擊雷，降低線路的感應(yīng)過電壓。但對10kV的絕緣導(dǎo)線線路防雷效果并不明顯，而且安裝架空避雷線時，需要大規(guī)模的改造現(xiàn)有桿塔，這無疑又大大增加了施工的成本和難度。
　　2.2延長閃絡(luò)路徑
　　這是防止絕緣導(dǎo)線雷擊斷線的又一種措施，通過延長閃絡(luò)路徑，可以有效降低工頻建弧率，熄滅電弧，從而增加局部的絕緣強度。具體方法可以采用延長閃絡(luò)間隙的保護模式，在橫擔上安裝上U形的絕緣閃絡(luò)路徑，使得絕緣導(dǎo)線與U形頭部間的沖擊放電電壓比絕緣子低。從而在產(chǎn)生雷電過電壓時，該閃絡(luò)間隙就會比絕緣子先發(fā)生擊穿閃絡(luò)，并可以沿著閃絡(luò)路徑延展，進而切斷工頻續(xù)流，阻止工頻續(xù)流形成電弧。因此，安裝延長閃絡(luò)路徑的避雷器，或者在絕緣子與絕緣導(dǎo)線的相連處增加絕緣強度，均可以增加絕緣導(dǎo)線的防雷擊能力。
　　2.3局部裸線化
　　這種方法在雷擊頻繁區(qū)應(yīng)用較多，主要采用剝除絕緣導(dǎo)線的局部絕緣層，使其局部導(dǎo)線成為裸導(dǎo)線，使電弧可以在裸導(dǎo)線處滑動，而不停留在固定一定燃燒，防止了導(dǎo)線燒斷，此外，這也為今后的施工提供一個接地線的點。
　　另外，還可采用鉗位絕緣子，在剝除的絕緣導(dǎo)線處，架設(shè)引弧放電間隙和金屬線夾。當發(fā)生雷擊閃絡(luò)時，引發(fā)的工頻續(xù)流就會在金屬線夾與絕緣子間產(chǎn)生電弧，直至開關(guān)跳閘切斷，這樣便有效的避免了燒斷絕緣導(dǎo)線。
　　2.4使用防弧金具
　　安裝上防弧金具，當雷電過電壓到達一定數(shù)值時，在防弧金具的導(dǎo)體電極與接地電極間就會產(chǎn)生閃絡(luò)，從而形成短路通道，接續(xù)的工頻電弧就會在防弧金具上燃燒，進而防止了導(dǎo)線被燒斷。對于輻射型線路而言，較常用的方法是把導(dǎo)線的絕緣層由絕緣子軸線處開始，朝著負荷一側(cè)剝除100-150mm，在剝除處的負荷端安裝一個金屬線夾。對于環(huán)網(wǎng)線路而言，常用方法是將絕緣子兩側(cè)導(dǎo)線的絕緣層分別剝除100-150mm，剝除處的兩端分別安裝上防弧線夾。當發(fā)生雷擊閃烙時，工頻續(xù)流形成的電弧會在朝著反電源方向的金屬線夾處移動，且弧根固定在防弧線夾上燃燒。
　　2.5提高線路的絕緣水平
　　提高絕緣子50%的放電電壓，即可增強線路的絕緣強度，從而使雷擊所產(chǎn)生的工頻續(xù)流不能建弧，進而可大大降低雷擊時的跳閘率。此外，還可采取用玻璃鋼絕緣橫擔取代直線桿原有的鐵橫擔，用鋼化玻璃絕緣子代替耐張桿原有的懸式瓷瓶的方式來提高線路的絕緣水平。因為玻璃鋼熔絲橫擔有著機械強度高、絕緣性好的優(yōu)點，若將其用作支柱絕緣子橫擔，即可明顯的延長閃絡(luò)路徑，從而大大增強線路的抗雷擊強度，降低線路的建弧率，可以進一步防止雷擊斷線事故的產(chǎn)生。
　　2.6安裝外間隙避雷器
　　配電線路比輸電線路需要保護的范圍更加廣泛，因此想要完全避免配電線路的雷擊故障是非常困難的。由于傳統(tǒng)的無間隙避雷器長時間的承受工頻電壓，還要承受雷擊時的過電壓和工頻續(xù)流，因此，避雷器常出故障，且極易老化，使配電線路供電的可靠性得不到保障。近年來，外間隙避雷器（過電壓保護器），已在實踐中得到了廣泛的應(yīng)用，它主要是采用氧化鋅避雷器與外間隙組合方式。當線路正常運行時，串聯(lián)起外間隙可以起到有效的隔離作用，使避雷器不用承受持續(xù)的工頻電壓，而且即使避雷器老化破損，也不會導(dǎo)致線路接地。與此同時，只有當避雷器在達到一定值的雷擊過電壓作用下,串聯(lián)間隙后，才會使避雷器處于工作狀態(tài)，因此，外間隙避雷器具有良好的防雷效果和可靠性，可大大提高線路的運行水平。
　　2.6.1避雷器的保護原理
　　當雷電過電壓或其它故障導(dǎo)致10kV絕緣導(dǎo)線線路斷線，雷擊閃絡(luò)對地形成短路電弧時，避雷器中的不銹鋼引流環(huán)可以將高達數(shù)千安的工頻續(xù)流引向氧化鋅電阻這種非線性限流元件，并借助它的非線性特性可以將正弦波的工頻續(xù)流轉(zhuǎn)換為尖頂波。同時，該限流元件的殘壓還可削弱放電電壓，瞬間熄滅電弧，迅速斬斷工頻續(xù)流，以防止絕緣導(dǎo)線由于工頻續(xù)流溫度過高而熔斷的目的。
　　2.6.2避雷器的作用
　　利用避雷器保護配電線路的雷電過電壓，其作用有兩方面:一是以吸收雷擊時的放電能量，來起到保護作用；二是有效限制配電線路的感應(yīng)過電壓。
　　2.6.3避雷器的選擇
　　針對山區(qū)的線路特點，在避雷器的選擇上，可采用氧化鋅避雷器。這種避雷器具有重量輕、體積小、耐污性及散熱性好的優(yōu)點。更重要的是它具有非線性電阻特性，可迅速截斷工頻續(xù)流，吸收雷擊時的放電能量，有效限制雷電過電壓與感應(yīng)過電壓，從而可達到保護配電線路的目的。
　　此外，在氧化鋅避雷器后加裝上串聯(lián)間隙，利用間隙放電的分散性，來保證避雷器工作的可靠性，因此，避雷器必須要具有足夠的通流能力足以釋放雷電流以及吸收雷電過電壓的能量。為達到限制雷電過電壓的目的,避雷器必須與線路絕緣子具有很好的絕緣配合，從而保證雷擊發(fā)生時，絕緣子不會發(fā)生閃絡(luò)。另外，避雷器還需具有可靠切斷工頻續(xù)流的能力，以保障設(shè)備的正常運行，在避雷器發(fā)生故障時要允許線路重合閘，以確保線路能夠及時恢復(fù)供電。
　　2.6.4避雷器的安裝
　　由于避雷器的有效保護距離是有限的，所以在安裝避雷器時必須考慮其密度問題。研究表明，避雷器的安裝密度與限制雷電過電壓和感應(yīng)過電壓的水平是成正比的，所以要想完全避免配電線路的雷擊事故，那就必須每基桿塔的每相都安裝上避雷器。據(jù)日本、美國等發(fā)達國家統(tǒng)計，若是在每基桿塔的每相上都安裝上氧化鋅避雷器后，其雷擊斷線率由原來的93.3%降到了2.7%，幾乎沒有雷擊斷線事故發(fā)生。但是，安裝避雷器和加裝接地裝置都需要大量的資金投入，其維護工作也很多，這既不經(jīng)濟，也沒有必要。根據(jù)研究表明，要限制雷電感應(yīng)過電壓事故，每相避雷器的安裝密度只要控制在200-360m內(nèi)即可。安裝起外間隙的避雷器，當發(fā)生雷擊時，避雷器的間隙被擊穿，雷電波經(jīng)過間隙，到達避雷器，再進入大地，從而保護了絕緣導(dǎo)線。
　　3.思考與結(jié)論
　　綜上所述，從電力系統(tǒng)運行可靠性與經(jīng)濟性考慮，線路當前使用的防雷支柱的絕緣子跳閘率過高，需設(shè)計出兼顧可靠性與經(jīng)濟型的新型防雷支柱絕緣子。從線路穩(wěn)定安全的運行角度出發(fā)，可采用絕緣橫擔，既不影響線路運行的可靠性，也不影響電能的質(zhì)量。對于耐張桿則不宜采用防弧金具或防雷支柱絕緣子等防雷措施，則考慮采用氧化鋅避雷器。另外，在配電線路上若安裝避雷器后，避雷器的高故障率，會導(dǎo)致維護費用的增加。因此，要根據(jù)具體的實際情況選擇恰當?shù)慕?jīng)濟的防雷措施，以保障配電網(wǎng)的安全運行。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新設(shè)備的廣泛應(yīng)用使防雷技術(shù)水平越來越高。對于防止絕緣導(dǎo)線線路的雷擊斷線事故的措施是多種多樣的，各有其優(yōu)缺點，有些方法實施起來比較容易，比如安裝外間隙避雷器，有些方法的實施工程需要破壞原有的絕緣層，因此要做好裸線處的防水措施。在現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，只依靠單一的防雷措施來解決10kV絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線問題還存在很大的困難，只有綜合利用各種防雷措施才能有效防止對雷擊事故的發(fā)生。
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