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摘要：为提高配电线路的远行可靠性。针对部分城区配电线路架空绝缘导线雷击斯线故障囊出的问题，文章有针对性地从架空绝缘导线雷击断线现场情况、机理、防治技术措施等多方位进行全面科学的诊断分析.实施相应的防雷治理措施，并取得了良好的配电线路防雷技术经济成果。
关键词：架空绝缘导线；配电线路；雷害分析；防雷技术
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)01-0101-02
为了减少树木、鸟类、积雪、污闪等外部原因引起的架空配电线路故障，提高配电可靠性。国内从上个世纪九十年代，逐渐采用架空绝缘导线。不少地区配电线路绝缘化率达到80％以上，且每年均以3％～5％的速度增加，近几年随着绝缘导线的大量使用，雷击断线故障在不少地区相继多次发生。严重影响了配网线路的安全运行，对配电运行人员和居民、行人的人身安全造成极大威胁。
1 项目实施背景
仅2007年6月至8月雷雨季节期间，本市区配网共发生9条次雷击断线故障，虽未造成任何后果。但如不加以治理，一旦产生后果危害极为可怕。当运行线路遭到雷击单相断线时，一般为线路单相接地运行，此时地面往往多有积水，从而加大了过往人员的人身危险，很易发生人身触电伤亡事故，给供电企业造成不良的社会影响和经济损失，同时影响自配网供电可靠性。为了确保人民生命安全、提高配网运行的可靠性，有效解决10Kv绝缘导线雷击断线问题，防患于未然，在充分调研和查阅大量资料的基础之上，根据配网架空绝缘导线雷击断线的机理，制定了解决办法。
2 架空绝缘导线雷击断线机理
架空绝缘导线雷击断线一般易发生在线路分支较少、地势较开阔、接地装置存在缺陷的区段，架空绝缘导线雷击后，三相导线一般一相完全断后落地，且在线路的负荷侧，两相导线截面严重烧损，有时不落地。雷击绝缘导线和雷击裸导线时的电弧发展过程明显不同：
(1) 当雷击过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时，接续的工频短路电流电弧在电磁力的作用下沿导线向着背离电源的方向快速移动，电弧的弧根固定在导线上运动，弧腹在随同弧根向前运动的同时，受热应力的作用不断向空中漂浮，根据电弧的温度分布特性，弧根的温度最高，对导体的烧损最严重，弧腹则温度较低，一般不会烧损导体。因为在上述过程中，电弧的弧根是沿裸导线运动的，所以不会集中烧伤导线，引起导线断线的概率较小。
(2) 当雷击过电压作用于绝缘导线时则不同，幅值足够高的雷电过电压将引起导线的绝缘层和绝缘子同时击穿和闪络，被击穿的导线绝缘层呈针孔状接续的工频短路电流电弧受周围绝缘子的阻凝，不能移动，弧根只能固定在针孔处燃烧，在极短时间内导线就会被整齐的烧断，导线的断线位于离绝缘子轴线200ram左右的位置。多次发生的绝缘导线雷击断线实际情况已证明了上述机理。
3 防止架空绝缘导线雷击断线的方法
根据绝缘导线雷击断线的机理，一般分为“疏导”和“堵塞”两种方法。
(1) “疏导”就是将绝缘子附近的绝缘导线裸线化，是工频电弧弧根转移或固定在特制金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。例如在绝缘子与导线联结处剥离绝缘层采用闪络防护型线夹；美国采取将绝缘子两侧绝缘剥离，加长防护线夹：日本将绝缘子处的导线绝缘层剥离，采用放电箝位绝缘子。“疏导”的实施简单方便，投资相对少。但局部裸露，存在密封破坏绝缘缺陷。
(2) “堵塞”就是阻止雷击闪络后工频续流起弧。例如日本大量采用的限流消弧角和环形带间隙金属氧化锌避雷器。“堵塞”方法防护效果好，但施工复杂，投资较大。
4 国内外常用的几种雷击断线防护技术措施
为了能够采取经济、有效的方法，解决10kv绝缘导线雷击断线问题，分别对国内常用的几种雷击断线防护措施进行了综合分析对比
(1)架空避雷线：架空避雷线能有效降低线路雷电感应过电压，但10KV线路绝缘水平较低，雷电感应时架空避雷线容易对线路形成反击，仍可能发生接续的工频短路电流烧断绝缘导线，该措施还存在投资成本较大。因此，对于10KV架空绝缘线路不宜采用加装架空避雷线的方式，降低绝缘导线雷击断线。
(2) 氧化锌线路避雷器：能有效截断雷电流引起的工频续流，限制雷击过电流。降低架空绝缘导线雷击断线，从技术方面是可行的。但其投资较大，原因是除了要在线路的高压分支、分段开关等多处全部加装氧化锌避雷器外，还要在没有分支线路的区段加装一定数量的避雷器，且不同程度地破坏了绝缘导线的绝缘层，还要配置接地装置。增大了配电线路运行维护的工作量。
(3) 放电箝位绝缘子：该技术措施在日本广泛应用，优点是借助线路断路器截断工频续流，维护工作量少，但更换箝位绝缘子工艺复杂，施工制约因素较多。且在施工中需破开绝缘导线绝缘层，可能引起导线进水及电化学腐蚀，同时箝位绝缘子投资成本较高。
(4) 线路过电压保护器：该技术措施能有效截断雷电流引起的工频续流，限制雷击过电压，维护工作量少，但线路过电压保护器仍使用限流氧化锌阀片，且可靠性不如穿刺型防弧金具。
(5) 限流消弧角：该技术措施多用于日本、美国、欧洲。近几年在大量推广使用。限流消弧角能有效截断雷电流引起的工频续流，限制雷击过电流，维护工作量少，但其价格相对较高，同样使用限流热氧化锌阀片，施工中需破开绝缘导线绝缘层，能引起导线进水及电化学腐蚀。从安装、维护、工作、可靠性等方面不如穿刺型防弧金具技术简单可靠。
(6) 穿刺型防弧金具：穿刺型防弧金具的结构及原理如下：该防弧金具有高压电极、低压电极和绝缘罩三部分构成。防弧金具高压电极和低压电极构成了一种与绝缘子并联的放电问隙，因间隙距离小于绝缘子的干弧放电距离，即间隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子的放电电压。另外绝缘导线绝缘层对绝缘子放电电压存在提升作用。因此，在雷电过电压作用下，雷电冲击放电闪络路径必然发生在防护金具的高、低压电极之间，而不会再击穿绝缘导线绝缘层和引起绝缘子闪络。
采用穿刺型防弧金具防雷击断线措施国内有成功经验；根据架室绝缘导线的布置方式，对于辐射形线路采取在绝缘子负荷侧绝缘导线上加装穿刺型防弧金具；对于环网线路将绝缘导线由绝缘子轴起，向两侧各剥离一段绝缘层，安装上防弧金具，在任何潮流方式下，均能有效地保持导线免于烧伤。
经过调研及综合分析，穿刺型防弧金具对雷击绝缘导线断线能够起到有效的防护作用。具有以下优点：有耐弧穿刺金具穿透绝缘导线的绝缘层，与内部的金属导线紧密电联接，雷电放电后，接续的工频短路电流电弧的弧根固定在耐弧电极上燃烧，保护导线免于烧伤；耐弧穿刺金具无需剥离绝缘层，即可引出高压电位。穿刺刀齿以点压的方式挤入绝缘层，对导线绝缘层损伤很小。穿刺刀齿表面涂敷导电硅脂，能够防止潮气进入导线内部：耐弧穿刺金具的耐弧电极有足够的截面，能耐受工频电弧的多次烧灼：采用扭力螺母，使穿刺的深度合理，既能与绝缘导线良好接触，又不会影响绝缘导线的强度和性能等。
5 结合配网及资金实际情况，制定具体防治措施
对于可能遭受累积的配电线路，采取以下技术方法。同时在配网建设与改造中付诸实施：
(1) 首先保证配电线路的接地装置良好，接地电阻合格。
(2) 对于环网的架空绝缘导线线路的分段或环路开关、刀闸加装性能良好的氧化锌避雷器或穿刺型防弧金具。
(3) 对于辐射形架空绝缘线线路的高压用户分支开关、刀闸与主干线连接处、公用配电变压器的高压侧，过街电缆与架空线路的连接处，均加装性能良好的氧化锌避雷器。
(4) 对于辐射形架空绝缘导线线路，在连续四基杆(塔)无分支时，应在负荷侧加装一组穿刺型防弧金具。
(5) 对于高压用户专用架空绝缘导线线路，应适当加装一定数量的穿刺型防弧金具或性能良好的氧化锌避雷器。
(6) 对于未加装氧化锌避雷器的架空绝缘线路，优先考虑在发生过雷击断线的线路，适当加装穿刺型防弧金具，在用户接线分支处加装氧化锌避雷器，同时对于跨越道路、低压线、通讯线等重要的跨越杆塔处采取加装穿刺型防弧金具。
6 应用成果
按照以上方法适度使用氧化锌避雷器后，在往年发生过雷击断线的线路上安装了一定数量的穿刺型防弧金具，经过三年的未发生雷击断线故障，运行效果良好。
作者简介：王英杰(1953-).男，河北高阳人.保定供电公司高级工程师。
(责任编辑：刘晶)
关键词：架空绝缘导线；配电线路；雷害分析；防雷技术
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)01-0101-02
为了减少树木、鸟类、积雪、污闪等外部原因引起的架空配电线路故障，提高配电可靠性。国内从上个世纪九十年代，逐渐采用架空绝缘导线。不少地区配电线路绝缘化率达到80％以上，且每年均以3％～5％的速度增加，近几年随着绝缘导线的大量使用，雷击断线故障在不少地区相继多次发生。严重影响了配网线路的安全运行，对配电运行人员和居民、行人的人身安全造成极大威胁。
1 项目实施背景
仅2007年6月至8月雷雨季节期间，本市区配网共发生9条次雷击断线故障，虽未造成任何后果。但如不加以治理，一旦产生后果危害极为可怕。当运行线路遭到雷击单相断线时，一般为线路单相接地运行，此时地面往往多有积水，从而加大了过往人员的人身危险，很易发生人身触电伤亡事故，给供电企业造成不良的社会影响和经济损失，同时影响自配网供电可靠性。为了确保人民生命安全、提高配网运行的可靠性，有效解决10Kv绝缘导线雷击断线问题，防患于未然，在充分调研和查阅大量资料的基础之上，根据配网架空绝缘导线雷击断线的机理，制定了解决办法。
2 架空绝缘导线雷击断线机理
架空绝缘导线雷击断线一般易发生在线路分支较少、地势较开阔、接地装置存在缺陷的区段，架空绝缘导线雷击后，三相导线一般一相完全断后落地，且在线路的负荷侧，两相导线截面严重烧损，有时不落地。雷击绝缘导线和雷击裸导线时的电弧发展过程明显不同：
(1) 当雷击过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时，接续的工频短路电流电弧在电磁力的作用下沿导线向着背离电源的方向快速移动，电弧的弧根固定在导线上运动，弧腹在随同弧根向前运动的同时，受热应力的作用不断向空中漂浮，根据电弧的温度分布特性，弧根的温度最高，对导体的烧损最严重，弧腹则温度较低，一般不会烧损导体。因为在上述过程中，电弧的弧根是沿裸导线运动的，所以不会集中烧伤导线，引起导线断线的概率较小。
(2) 当雷击过电压作用于绝缘导线时则不同，幅值足够高的雷电过电压将引起导线的绝缘层和绝缘子同时击穿和闪络，被击穿的导线绝缘层呈针孔状接续的工频短路电流电弧受周围绝缘子的阻凝，不能移动，弧根只能固定在针孔处燃烧，在极短时间内导线就会被整齐的烧断，导线的断线位于离绝缘子轴线200ram左右的位置。多次发生的绝缘导线雷击断线实际情况已证明了上述机理。
3 防止架空绝缘导线雷击断线的方法
根据绝缘导线雷击断线的机理，一般分为“疏导”和“堵塞”两种方法。
(1) “疏导”就是将绝缘子附近的绝缘导线裸线化，是工频电弧弧根转移或固定在特制金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。例如在绝缘子与导线联结处剥离绝缘层采用闪络防护型线夹；美国采取将绝缘子两侧绝缘剥离，加长防护线夹：日本将绝缘子处的导线绝缘层剥离，采用放电箝位绝缘子。“疏导”的实施简单方便，投资相对少。但局部裸露，存在密封破坏绝缘缺陷。
(2) “堵塞”就是阻止雷击闪络后工频续流起弧。例如日本大量采用的限流消弧角和环形带间隙金属氧化锌避雷器。“堵塞”方法防护效果好，但施工复杂，投资较大。
4 国内外常用的几种雷击断线防护技术措施
为了能够采取经济、有效的方法，解决10kv绝缘导线雷击断线问题，分别对国内常用的几种雷击断线防护措施进行了综合分析对比
(1)架空避雷线：架空避雷线能有效降低线路雷电感应过电压，但10KV线路绝缘水平较低，雷电感应时架空避雷线容易对线路形成反击，仍可能发生接续的工频短路电流烧断绝缘导线，该措施还存在投资成本较大。因此，对于10KV架空绝缘线路不宜采用加装架空避雷线的方式，降低绝缘导线雷击断线。
(2) 氧化锌线路避雷器：能有效截断雷电流引起的工频续流，限制雷击过电流。降低架空绝缘导线雷击断线，从技术方面是可行的。但其投资较大，原因是除了要在线路的高压分支、分段开关等多处全部加装氧化锌避雷器外，还要在没有分支线路的区段加装一定数量的避雷器，且不同程度地破坏了绝缘导线的绝缘层，还要配置接地装置。增大了配电线路运行维护的工作量。
(3) 放电箝位绝缘子：该技术措施在日本广泛应用，优点是借助线路断路器截断工频续流，维护工作量少，但更换箝位绝缘子工艺复杂，施工制约因素较多。且在施工中需破开绝缘导线绝缘层，可能引起导线进水及电化学腐蚀，同时箝位绝缘子投资成本较高。
(4) 线路过电压保护器：该技术措施能有效截断雷电流引起的工频续流，限制雷击过电压，维护工作量少，但线路过电压保护器仍使用限流氧化锌阀片，且可靠性不如穿刺型防弧金具。
(5) 限流消弧角：该技术措施多用于日本、美国、欧洲。近几年在大量推广使用。限流消弧角能有效截断雷电流引起的工频续流，限制雷击过电流，维护工作量少，但其价格相对较高，同样使用限流热氧化锌阀片，施工中需破开绝缘导线绝缘层，能引起导线进水及电化学腐蚀。从安装、维护、工作、可靠性等方面不如穿刺型防弧金具技术简单可靠。
(6) 穿刺型防弧金具：穿刺型防弧金具的结构及原理如下：该防弧金具有高压电极、低压电极和绝缘罩三部分构成。防弧金具高压电极和低压电极构成了一种与绝缘子并联的放电问隙，因间隙距离小于绝缘子的干弧放电距离，即间隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子的放电电压。另外绝缘导线绝缘层对绝缘子放电电压存在提升作用。因此，在雷电过电压作用下，雷电冲击放电闪络路径必然发生在防护金具的高、低压电极之间，而不会再击穿绝缘导线绝缘层和引起绝缘子闪络。
采用穿刺型防弧金具防雷击断线措施国内有成功经验；根据架室绝缘导线的布置方式，对于辐射形线路采取在绝缘子负荷侧绝缘导线上加装穿刺型防弧金具；对于环网线路将绝缘导线由绝缘子轴起，向两侧各剥离一段绝缘层，安装上防弧金具，在任何潮流方式下，均能有效地保持导线免于烧伤。
经过调研及综合分析，穿刺型防弧金具对雷击绝缘导线断线能够起到有效的防护作用。具有以下优点：有耐弧穿刺金具穿透绝缘导线的绝缘层，与内部的金属导线紧密电联接，雷电放电后，接续的工频短路电流电弧的弧根固定在耐弧电极上燃烧，保护导线免于烧伤；耐弧穿刺金具无需剥离绝缘层，即可引出高压电位。穿刺刀齿以点压的方式挤入绝缘层，对导线绝缘层损伤很小。穿刺刀齿表面涂敷导电硅脂，能够防止潮气进入导线内部：耐弧穿刺金具的耐弧电极有足够的截面，能耐受工频电弧的多次烧灼：采用扭力螺母，使穿刺的深度合理，既能与绝缘导线良好接触，又不会影响绝缘导线的强度和性能等。
5 结合配网及资金实际情况，制定具体防治措施
对于可能遭受累积的配电线路，采取以下技术方法。同时在配网建设与改造中付诸实施：
(1) 首先保证配电线路的接地装置良好，接地电阻合格。
(2) 对于环网的架空绝缘导线线路的分段或环路开关、刀闸加装性能良好的氧化锌避雷器或穿刺型防弧金具。
(3) 对于辐射形架空绝缘线线路的高压用户分支开关、刀闸与主干线连接处、公用配电变压器的高压侧，过街电缆与架空线路的连接处，均加装性能良好的氧化锌避雷器。
(4) 对于辐射形架空绝缘导线线路，在连续四基杆(塔)无分支时，应在负荷侧加装一组穿刺型防弧金具。
(5) 对于高压用户专用架空绝缘导线线路，应适当加装一定数量的穿刺型防弧金具或性能良好的氧化锌避雷器。
(6) 对于未加装氧化锌避雷器的架空绝缘线路，优先考虑在发生过雷击断线的线路，适当加装穿刺型防弧金具，在用户接线分支处加装氧化锌避雷器，同时对于跨越道路、低压线、通讯线等重要的跨越杆塔处采取加装穿刺型防弧金具。
6 应用成果
按照以上方法适度使用氧化锌避雷器后，在往年发生过雷击断线的线路上安装了一定数量的穿刺型防弧金具，经过三年的未发生雷击断线故障，运行效果良好。
作者简介：王英杰(1953-).男，河北高阳人.保定供电公司高级工程师。
(责任编辑：刘晶)