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摘 要：在近些年的10kV配网改造工程中，架空绝缘线因其易施工、绝缘性好、缓解树线矛盾等优点，获得供电部门一致青睐。但随着其大规模使用，其与架空裸导线相比明显提高了线故障发生率，影响了电网的可靠运行，一直困扰着基层供电部门。本文从分析一起发生在架设有避雷线的10kV架空绝缘线三相雷击断线故障出发，阐述配网绝缘线防雷现有技术和新技术，总结各种避雷措施的优缺点，提出避雷线在配网绝缘线防雷工作中并非优选，无间隙氧化锌避雷器需加强维护，绝缘线防雷过电压保护器合理安装方式等建议。
关键词：架空绝缘线；反击闪络；氧化锌避雷器；避雷线
中图分类号： TM862 文献标识码： B 文章编号： 1673-1069（2016）36-166-2
1 故障线路现场情况
1.1 线路运行情况
本次故障线路为110kV某供变10kV某长线，主线为纯架空线路，主线路导线由JKLYJ-240绝缘导线和JYLYJ-185绝缘导线构成。该线路为110kV某供变的配套新线路，2012年8月1日正式投运，主线1#钢塔至26#钢塔架设有架空避雷线，经现场测量避雷线保护角为16°左右，杆塔接地电阻均为5欧姆左右，基本符合相关要求，沿线支接令克、电缆处、变压器、开关处均设有氧化锌避雷器，线路总长度13.058km，包括分路线路均由绝缘线与电缆构成。
1.2 故障发生情况
2016年4月某日08时02分，某供电局调度报供电所某长线失去负荷。08时15分，辖区供电所抢修队到达故障现场对线路进行巡视时，发现该线路出线侧1#杆与出线开关连接的三相绝缘导线全断，再组织人员对全线巡视，并未发现其他异常。08时45分，抢修队员与调度联系，经变电站操作母线停役后，进行登杆进行检查，发现断线点三相绝缘导线端口齐整，均为熔断；该线路1#杆出线开关三相绝缘子均有烧伤痕迹。09时47分，经调度许可，事故处理小组进行了开关更换操作。10时52分，开关更换完毕送电后，经调度确认，线路恢复正常运行。
1.3 故障初步分析
据该地区抢修队员描述，故障发生为某日上午8时，前日夜8时至深夜2时，该地区为雷雨天气，雷雨天气时，该故障线路并无失电现象发生，雷雨结束后直至故障发生前，查阅调度系统中该线路数据曲线，也并无异常现象。
因该故障点位于变电站与一处四层高厂房之间，周围还有部分树木围绕，推测由于树木与建筑物的屏蔽作用，该故障发生并非由直击雷或者绕击雷引起，而是由前夜雷雨天气时，感应雷造成故障点开关绝缘子闪络，闪络电弧由于绝缘线绝缘层屏蔽的原因无法移动，热量集中在连接处持续作用，导致三相导线熔断。
2 雷击断线故障分析
当雷直击架空导线或落在导线附近时，直击雷或感应雷过电压作用于导线，若该电压超出线路的耐雷水平，将导致线路发生冲击闪络。但是雷击过电压持续时间极短，通常情况下只有几十微秒，此时若闪络电弧熄灭，则线路绝缘得以恢复，不会扩大影响，但现实中在闪络发生后，由于10kV线路的绝缘水平不高，弧道内由于游离电子的存在，通常情况下会在工频电压作用下持续流过一定时间的短路电流，即所谓工频续流。工频续流产生的电弧产生较高的温度，电弧温度最高的弧根对导线损伤的影响最大。
当该现象发生在裸导线时，在短路的电磁力的作用下，电弧的弧根会随整个电弧向非电源侧移动，弧根的移动使得闪络电弧不会集中烧伤对应的导线，所以裸导线不容易造成断线故障。
而当该现象发生在绝缘导线时，雷电和雷电造成的过电压所产生的瞬时大电流会对绝缘导线的绝缘层造成空洞，虽然不会立即引起断线现象，但是由于两相和三相闪络作用产生的由于雷击闪络而导致的短路中产生很强的工频电流，造成整个电路中电弧的能量提升，而该电弧受架空绝缘导线的绝缘层影响，又不能发生有效的移动，继而弧根会在电弧出现的这个点上会产生高温而燃烧，导致绝缘线断线。这也解释了为什么绝缘线断线经常会以两相甚至三相齐断的情况。
3 架空绝缘线防雷措施
3.1 目前普遍采取的防雷措施及不足
目前针对配电网绝缘线所广泛采用的防雷措施主要有安装无间隙氧化锌避雷器、架设避雷线、使用防雷绝缘子。
3.1.1 无间隙氧化锌避雷器的使用
使用无间隙氧化锌避雷器是目前普遍采用的防雷措施，它能有效限制雷电过电压，在闪络后吸收放电能量。但是由于其安装时需破开绝缘层，易造成绝缘导线线芯进水，形成电化学腐蚀导线，并且长期承受工频电压的作用，加速氧化锌阀片老化，如若损坏，将导致线路接地，所以需要定期维护，且维护成本较高。
3.1.2 避雷线在架空绝缘线路防雷中的应用
避雷线的引雷特性保护线路免于受直击雷的影响；耦合作用降低了绝缘子所受电压；屏蔽作用又降低了导线上的感应过电压，使得其在输电线路防雷工作中受到广泛青睐。但是在绝缘化水平普遍不高的配网线路中，架空避雷线反而容易造成反击闪络，引起工频续流烧断绝缘导线，加上其较高的施工成本，故目前国内外基本很少采用。
3.1.3 防雷绝缘子的采用
防雷绝缘子作为疏导型防雷设备，具有预防雷击断线，改变绝缘子闪络路径，安装方便等优点，但是需断路器配合才能截断工频续流，使得线路雷击跳闸率较高，影响供电可靠性和电能质量，同时其安装时也需穿刺绝缘层，同样会引起绝缘导线线芯进水及电化学腐蚀，对导线造成损伤。
3.2 新兴架空绝缘线防雷措施及优缺点
目前国内外的新兴配网绝缘线防雷措施主要有有防雷过电压保护器和防弧金具两种：①防雷过电压保护器。近年来，防雷过电压保护器在国内外配网绝缘线防雷工作中越来越受到重视，其结构相当于带有串联间隙的氧化锌避雷器与绝缘线路并联，当架空绝缘线受雷击影响产生过电压时，串联间隙被击穿，通过泄流元件释放能量，从而限制了雷电过电压，氧化锌阀片及时又截断了工频续流，使得绝缘子不发生闪络。同时，该设备安装时无须破坏线路绝缘层，外部间隙也保证了设备在正常运行时免于遭受工频电压影响，间接延长设备使用寿命，并且损坏时也不会导致线路接地故障，基本可以免于维护。在日本近些年的大量实践过程中，发现安装该设备后，线路与感应过电压与该设备的安装密度有关，当安装密度越大，线路感应过电压值就越低，从保护性和经济型综合考虑，最优化的安装密度为每隔一基杆塔敷设一组该保护器装置，此时过电压保护器的防雷效果最佳。②防弧金具。除防雷过电压保护器外，根据电弧燃烧的特点研制出的防弧金具也是近期绝缘线防雷工作的重要组成部分，目前主要分穿刺型和非穿刺型防弧金具两种。它的保护原理主要是定位雷电冲击放电路径，疏导工频续流弧根，“牺牲”自己从而保护导线免于烧伤。但是它的缺点是安装上烦琐，放电电压不易控制，加上保护原理决定了它属于消耗品，需定期进行维护操作，使用上并不方便，从实际工作角度，本文并不推荐使用该类设备。 4 绝缘线防雷合理化建议
4.1 避雷线在配电线路防雷工作中并非优选
避雷线在输电线路中的防雷效果显而易见，但当其应用在绝缘化水平普遍不高的配电线路时，结合本次故障案例中避雷线的表现，雷击避雷线后造成的反击闪络易于引发工频续流熔断绝缘导线的情况，加上其昂贵的施工成本，可见应用避雷线路作为配电线路防雷主要措施并不是优选，据悉国外也已很少采用。
4.2 无间隙氧化锌避雷器需定期维护
目前普遍应用于绝缘线导线的无间隙氧化锌避雷器因其优异的防雷特性受到供电部门的广泛青睐。但是其安装过程中易于对导线造成损伤，工作中承受的工频电压易于使其氧化锌阀片损坏，且损坏后容易导致线路接地故障等问题，这就要求供电部门定期对安装有氧化锌避雷器的线路进行维护，而目前大量的基层供电部门对于氧化锌避雷器的维护工作并未引起足够重视，对于线路的可靠性是个严峻考验。
4.3 绝缘线过电压保护器应隔基安装
绝缘线过电压保护器因其免维护、使用寿命长、可自行截断工频续流等优点将会成为将来的配网绝缘线防雷的主流措施，但是其安装密度与其防雷的效果有较大的联系，经国外的实践经验每隔一基杆塔敷设一组是最优化的配置，同时在线路开路的末端杆塔处同步安装一组，以防线路开路末端杆塔的绝缘子发生全电压反射导致线路绝缘子闪络。
5 结束语
随着电网建设中绝缘导线的持续推广，其相较裸导线易于受雷击断线的问题会越发严峻。为避免此类问题对电网的影响扩大化，供电部门必须不断断实践各种技术，直至找出经济适用、行之有效的降低绝缘线断线概率的方法，增强配网线路的防雷能力，以增强供电的可靠性，提高电网运行的稳定性，从源头上减少故障的发生概率，更好地服务社会。
参 考 文 献
[1] 徐兴发，聂一雄，徐亮，等.10kV架空绝缘导线雷击断线原因分析与解决对策[J].广东电力，2012，25（12）：110-114.
[2] 章磊，聂卫东，避雷线的防雷保护原理及保护范围[J]. 现代农业科技，2010，8：28-33.
[3] 高志德.浅析架空绝缘导线线路防雷措施[J].甘肃农业，2014，14：80-82.
[4] 甘行军，谭进，张敬国，等.架空绝缘线路防雷击断线措施分析[J].高电压技术，2008，34（3）：625-627.
关键词：架空绝缘线；反击闪络；氧化锌避雷器；避雷线
中图分类号： TM862 文献标识码： B 文章编号： 1673-1069（2016）36-166-2
1 故障线路现场情况
1.1 线路运行情况
本次故障线路为110kV某供变10kV某长线，主线为纯架空线路，主线路导线由JKLYJ-240绝缘导线和JYLYJ-185绝缘导线构成。该线路为110kV某供变的配套新线路，2012年8月1日正式投运，主线1#钢塔至26#钢塔架设有架空避雷线，经现场测量避雷线保护角为16°左右，杆塔接地电阻均为5欧姆左右，基本符合相关要求，沿线支接令克、电缆处、变压器、开关处均设有氧化锌避雷器，线路总长度13.058km，包括分路线路均由绝缘线与电缆构成。
1.2 故障发生情况
2016年4月某日08时02分，某供电局调度报供电所某长线失去负荷。08时15分，辖区供电所抢修队到达故障现场对线路进行巡视时，发现该线路出线侧1#杆与出线开关连接的三相绝缘导线全断，再组织人员对全线巡视，并未发现其他异常。08时45分，抢修队员与调度联系，经变电站操作母线停役后，进行登杆进行检查，发现断线点三相绝缘导线端口齐整，均为熔断；该线路1#杆出线开关三相绝缘子均有烧伤痕迹。09时47分，经调度许可，事故处理小组进行了开关更换操作。10时52分，开关更换完毕送电后，经调度确认，线路恢复正常运行。
1.3 故障初步分析
据该地区抢修队员描述，故障发生为某日上午8时，前日夜8时至深夜2时，该地区为雷雨天气，雷雨天气时，该故障线路并无失电现象发生，雷雨结束后直至故障发生前，查阅调度系统中该线路数据曲线，也并无异常现象。
因该故障点位于变电站与一处四层高厂房之间，周围还有部分树木围绕，推测由于树木与建筑物的屏蔽作用，该故障发生并非由直击雷或者绕击雷引起，而是由前夜雷雨天气时，感应雷造成故障点开关绝缘子闪络，闪络电弧由于绝缘线绝缘层屏蔽的原因无法移动，热量集中在连接处持续作用，导致三相导线熔断。
2 雷击断线故障分析
当雷直击架空导线或落在导线附近时，直击雷或感应雷过电压作用于导线，若该电压超出线路的耐雷水平，将导致线路发生冲击闪络。但是雷击过电压持续时间极短，通常情况下只有几十微秒，此时若闪络电弧熄灭，则线路绝缘得以恢复，不会扩大影响，但现实中在闪络发生后，由于10kV线路的绝缘水平不高，弧道内由于游离电子的存在，通常情况下会在工频电压作用下持续流过一定时间的短路电流，即所谓工频续流。工频续流产生的电弧产生较高的温度，电弧温度最高的弧根对导线损伤的影响最大。
当该现象发生在裸导线时，在短路的电磁力的作用下，电弧的弧根会随整个电弧向非电源侧移动，弧根的移动使得闪络电弧不会集中烧伤对应的导线，所以裸导线不容易造成断线故障。
而当该现象发生在绝缘导线时，雷电和雷电造成的过电压所产生的瞬时大电流会对绝缘导线的绝缘层造成空洞，虽然不会立即引起断线现象，但是由于两相和三相闪络作用产生的由于雷击闪络而导致的短路中产生很强的工频电流，造成整个电路中电弧的能量提升，而该电弧受架空绝缘导线的绝缘层影响，又不能发生有效的移动，继而弧根会在电弧出现的这个点上会产生高温而燃烧，导致绝缘线断线。这也解释了为什么绝缘线断线经常会以两相甚至三相齐断的情况。
3 架空绝缘线防雷措施
3.1 目前普遍采取的防雷措施及不足
目前针对配电网绝缘线所广泛采用的防雷措施主要有安装无间隙氧化锌避雷器、架设避雷线、使用防雷绝缘子。
3.1.1 无间隙氧化锌避雷器的使用
使用无间隙氧化锌避雷器是目前普遍采用的防雷措施，它能有效限制雷电过电压，在闪络后吸收放电能量。但是由于其安装时需破开绝缘层，易造成绝缘导线线芯进水，形成电化学腐蚀导线，并且长期承受工频电压的作用，加速氧化锌阀片老化，如若损坏，将导致线路接地，所以需要定期维护，且维护成本较高。
3.1.2 避雷线在架空绝缘线路防雷中的应用
避雷线的引雷特性保护线路免于受直击雷的影响；耦合作用降低了绝缘子所受电压；屏蔽作用又降低了导线上的感应过电压，使得其在输电线路防雷工作中受到广泛青睐。但是在绝缘化水平普遍不高的配网线路中，架空避雷线反而容易造成反击闪络，引起工频续流烧断绝缘导线，加上其较高的施工成本，故目前国内外基本很少采用。
3.1.3 防雷绝缘子的采用
防雷绝缘子作为疏导型防雷设备，具有预防雷击断线，改变绝缘子闪络路径，安装方便等优点，但是需断路器配合才能截断工频续流，使得线路雷击跳闸率较高，影响供电可靠性和电能质量，同时其安装时也需穿刺绝缘层，同样会引起绝缘导线线芯进水及电化学腐蚀，对导线造成损伤。
3.2 新兴架空绝缘线防雷措施及优缺点
目前国内外的新兴配网绝缘线防雷措施主要有有防雷过电压保护器和防弧金具两种：①防雷过电压保护器。近年来，防雷过电压保护器在国内外配网绝缘线防雷工作中越来越受到重视，其结构相当于带有串联间隙的氧化锌避雷器与绝缘线路并联，当架空绝缘线受雷击影响产生过电压时，串联间隙被击穿，通过泄流元件释放能量，从而限制了雷电过电压，氧化锌阀片及时又截断了工频续流，使得绝缘子不发生闪络。同时，该设备安装时无须破坏线路绝缘层，外部间隙也保证了设备在正常运行时免于遭受工频电压影响，间接延长设备使用寿命，并且损坏时也不会导致线路接地故障，基本可以免于维护。在日本近些年的大量实践过程中，发现安装该设备后，线路与感应过电压与该设备的安装密度有关，当安装密度越大，线路感应过电压值就越低，从保护性和经济型综合考虑，最优化的安装密度为每隔一基杆塔敷设一组该保护器装置，此时过电压保护器的防雷效果最佳。②防弧金具。除防雷过电压保护器外，根据电弧燃烧的特点研制出的防弧金具也是近期绝缘线防雷工作的重要组成部分，目前主要分穿刺型和非穿刺型防弧金具两种。它的保护原理主要是定位雷电冲击放电路径，疏导工频续流弧根，“牺牲”自己从而保护导线免于烧伤。但是它的缺点是安装上烦琐，放电电压不易控制，加上保护原理决定了它属于消耗品，需定期进行维护操作，使用上并不方便，从实际工作角度，本文并不推荐使用该类设备。 4 绝缘线防雷合理化建议
4.1 避雷线在配电线路防雷工作中并非优选
避雷线在输电线路中的防雷效果显而易见，但当其应用在绝缘化水平普遍不高的配电线路时，结合本次故障案例中避雷线的表现，雷击避雷线后造成的反击闪络易于引发工频续流熔断绝缘导线的情况，加上其昂贵的施工成本，可见应用避雷线路作为配电线路防雷主要措施并不是优选，据悉国外也已很少采用。
4.2 无间隙氧化锌避雷器需定期维护
目前普遍应用于绝缘线导线的无间隙氧化锌避雷器因其优异的防雷特性受到供电部门的广泛青睐。但是其安装过程中易于对导线造成损伤，工作中承受的工频电压易于使其氧化锌阀片损坏，且损坏后容易导致线路接地故障等问题，这就要求供电部门定期对安装有氧化锌避雷器的线路进行维护，而目前大量的基层供电部门对于氧化锌避雷器的维护工作并未引起足够重视，对于线路的可靠性是个严峻考验。
4.3 绝缘线过电压保护器应隔基安装
绝缘线过电压保护器因其免维护、使用寿命长、可自行截断工频续流等优点将会成为将来的配网绝缘线防雷的主流措施，但是其安装密度与其防雷的效果有较大的联系，经国外的实践经验每隔一基杆塔敷设一组是最优化的配置，同时在线路开路的末端杆塔处同步安装一组，以防线路开路末端杆塔的绝缘子发生全电压反射导致线路绝缘子闪络。
5 结束语
随着电网建设中绝缘导线的持续推广，其相较裸导线易于受雷击断线的问题会越发严峻。为避免此类问题对电网的影响扩大化，供电部门必须不断断实践各种技术，直至找出经济适用、行之有效的降低绝缘线断线概率的方法，增强配网线路的防雷能力，以增强供电的可靠性，提高电网运行的稳定性，从源头上减少故障的发生概率，更好地服务社会。
参 考 文 献
[1] 徐兴发，聂一雄，徐亮，等.10kV架空绝缘导线雷击断线原因分析与解决对策[J].广东电力，2012，25（12）：110-114.
[2] 章磊，聂卫东，避雷线的防雷保护原理及保护范围[J]. 现代农业科技，2010，8：28-33.
[3] 高志德.浅析架空绝缘导线线路防雷措施[J].甘肃农业，2014，14：80-82.
[4] 甘行军，谭进，张敬国，等.架空绝缘线路防雷击断线措施分析[J].高电压技术，2008，34（3）：625-627.