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摘 要：10kV配电网直接面向电力用户进行电能分配，对整个电力能源的配送具有非同寻常的意义。由于配电网运行环境比较复杂，架空线路容易遭受雷击，从而引起线路跳闸，甚至导致线路断线。根据10kV配电网防雷现场运行经验，分析了10kV配电网防雷难点，同时结合恩平供电局一起10kV绝缘导线雷击断线，探讨10kV配电网防雷措施，为恩平地区10kV配电网防雷工程奠定坚实的基础。
关键词：10kV配电网；防雷；绝缘导线；断线
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0144-01
引 言
与110kV及以上输电网相比，由于10kV配电网的复杂性，它无避雷线保护、绝缘水平低，易受直击雷和感应雷的危害，而且在绝缘配置上大多采用针式绝缘子，在雷电活动少时，可满足正常运行的要求。但在雷电活动频繁，遇到不利的气候条件时，易发生绝缘子雷击闪络或雷击断线及其他原因诱发的闪络事故[1～2]。特别是10kV绝缘导线，据统计据显示，日本境内中压配电线路绝缘导线雷击断线率高达96.8%[3]。因此，如何做好10kV配电网防雷工作成为供电部门迫切需要解决的问题。
1 10kV配电网防雷难点
脱离避雷线的保护，10kV配电网绝缘水平较低，在南方夏季雷雨季节，约70%配电线路跳闸的原因是雷击。雷击对配电网设备损害较大，造成变压器、柱上开关、隔离开关等设备烧毁，导致10kV线路跳闸。与主网不同，配电网故障定位系统精度不高，通常需要抢修人员进行故障特巡，特别对于偏僻山区，花费人力物力较大，复电时间较长。
另外，10kV绝缘导线断线现象在雷雨季节时有发生，部分雷击严重的地区次数比较频繁。其形成机理为当幅值足够高的感应雷或直击雷过电压作用于绝缘导线引起导线绝缘层、绝缘子击穿和闪络后，导线绝缘层上的击穿点呈一针孔，接续的工频续流电弧的弧根受到周围绝缘层的阻凝，不能移动，只能固定在针孔处燃烧。电弧弧根温度很高，又集中在一点燃烧，再加上导线自身重力的影响，绝缘导线再极短的時间就会断线[4]。
2 配电网防雷措施
2.1 加装氧化锌避雷器
目前，在配电网中加装避雷器是防止雷击线路、设备最有效的保护措施。一般来说，氧化锌避雷器在配电网中比较常用，因为它具有电气性能好、通流容量大、无续流、耐污性能好等特点，可大大提高线路设备的绝缘水平。不过，根据现场运行经验来看，氧化锌避雷器虽然具有很多优点，但是在发生雷击后，由于氧化锌避雷器是硅橡胶外套，当雷击点发生在避雷器且雷击点很小，夜晚抢修时，运维人员很能发生故障点。建议偏僻地区配电线路采用瓷外套氧化锌避雷器，当发生雷击时，运维人员相对容易发现雷击点。
2.2 降低杆塔接地电阻
雷电直击线路或因雷电感应过电压导致线路闪络时，雷电流或感应产生的冲击电流都要经过杆塔接地装置流入大地，降低杆塔接地电阻可降低塔顶与导线之间的电位差，以防止反击[5]。在发生雷击故障后，运维单位对雷击点进行接地网接地电阻进行测量，经常发现接地电阻不符合行业标准，这点在用户设备特别明显。广东电网配电网运行规程中规定，若配电变压器容量小于等于100kVA，接地电阻要小于10Ω；若配电变压器容量大于100kVA，接地电阻要小于4Ω；柱上开关等重要设备，其接地电阻要小于4Ω。
2.3 提高绝缘水平
由于配电网运行比较复杂，通过安装避雷线提高绝缘水平费用庞大，不符合实际。一般来说，10kV线路耐张绝缘子采用2片玻璃绝缘子或陶瓷绝缘子，负荷正常运行时要求的绝缘水平。但是，2片绝缘子雷击闪络电压约300kV，而感应雷过电压为300～400kV[5]，因此有可能引起线路闪络导致跳闸。所以，可以选择在雷电活动频繁的地区增加一片绝缘子，提高局部地区绝缘水平，减少雷击闪络事故发生次数。
2.4 安装防弧金具
由于针对10kV绝缘导线断线的情况，中国电科院与多家单位合作，研究出6种“疏导式”和“堵塞式”防护产品。“疏导式”防护措施允许工频续流起弧，疏导电弧弧根转移到特制的金具上燃烧，保护导线免于烧损；“堵塞式”防护措施阻止工频续流起弧，从根本上排除导线烧损的因素[4]。其中，防护产品主要有剥线型防弧金具、放电箝位柱式瓷/复合绝缘子、穿刺型防弧金具、环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器、穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器、穿刺型放电箝位柱式瓷/复合绝缘子，穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器是我局采用防护工具之一。穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器既利用堵塞有两种优势：①通过金属氧化物避雷器抑制工频续流起弧；②穿刺电极将电弧从绝缘导线引导到电极上，保护绝缘导线避免断线。
2.5 提高配网馈线自动化覆盖率
南方地区夏季雷雨季节雷击活动频繁，但是引起线路跳闸的主要是由于雷电感应过电压，且瞬时故障造成开关跳闸的案例不在少数。因此，在雷电活动频繁的区域，提高配网馈线自动化率，投入自动重合闸功能，可以实现快速复电，减少停电时间，同时减少运维人员工作量。另外，如果重合于永久故障上，通过自动化开关配合，隔离永久故障，实现非故障段快速复电。
3 10kV绝缘导线断线案例分析
恩平供电局采用穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器作为10kV绝缘导线防雷措施之一。作为防雷措施，以两杆塔或基塔作为一个单元安装一组穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器，即每隔约100m安装一组，保护效果良好。今年夏季雷雨天气，某供电所发生一起10kV绝缘导线断线的事件，断线位置刚好处在防护工具安装点。断线事件发生后，运维人员检查现场情况，发生防护金具的穿刺电极只是卡在绝缘导线的绝缘层上，而穿刺电极并有与导线实际接触。因此，当发生雷击时，工频续流电弧并没有在电极上燃烧，而是在绝缘导线上燃烧，电弧弧根几千度的高温将绝缘导线烧断，穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器没有起到防雷作用。这是一起由于施工质量不过关导致10kV绝缘导线断线的典型案例，运维单位应吸取这种经验，避免日后出现类似情况。
4 结 语
10kV配电网防雷措施较多，其中加装氧化锌避雷器、降低杆塔接地电阻、提高绝缘水平、安装防弧金具、提高配网自动化馈线率都能收到良好的效果。在绝缘导线上安装防弧金具时，要注意施工规范问题，穿刺电极要与导线接触良好，防弧金具发挥防雷作用。
参考文献
[1]胡 毅，王力弄，郑传广，等.10kV线路防雷击及污闪的绝缘塔头和横担[J].高电压技术，2007，33（12）：108～110.
[2]李景禄，吴维宁，杨廷方，等.配电网防雷保护的分析与研究[J].高电压技术，2004，30（4）：58～59.
[3]王茂成，吕永丽，邹洪英，等.10kV绝缘导线雷击断线机理分析和防治措施[J].高电压技术，2007，33（1）：102～105.
[4]陈维江，沈海滨，王秀娟，等.10kV配电网架空绝缘导线雷击断线防护[J].电网技术，2007，31（22）：34～37.
[5]吴居上.阳江地区配电网防雷间隙防雷性能及可行性研究[D].华南理工大学，2016.
收稿日期：2018-11-6
关键词：10kV配电网；防雷；绝缘导线；断线
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0144-01
引 言
与110kV及以上输电网相比，由于10kV配电网的复杂性，它无避雷线保护、绝缘水平低，易受直击雷和感应雷的危害，而且在绝缘配置上大多采用针式绝缘子，在雷电活动少时，可满足正常运行的要求。但在雷电活动频繁，遇到不利的气候条件时，易发生绝缘子雷击闪络或雷击断线及其他原因诱发的闪络事故[1～2]。特别是10kV绝缘导线，据统计据显示，日本境内中压配电线路绝缘导线雷击断线率高达96.8%[3]。因此，如何做好10kV配电网防雷工作成为供电部门迫切需要解决的问题。
1 10kV配电网防雷难点
脱离避雷线的保护，10kV配电网绝缘水平较低，在南方夏季雷雨季节，约70%配电线路跳闸的原因是雷击。雷击对配电网设备损害较大，造成变压器、柱上开关、隔离开关等设备烧毁，导致10kV线路跳闸。与主网不同，配电网故障定位系统精度不高，通常需要抢修人员进行故障特巡，特别对于偏僻山区，花费人力物力较大，复电时间较长。
另外，10kV绝缘导线断线现象在雷雨季节时有发生，部分雷击严重的地区次数比较频繁。其形成机理为当幅值足够高的感应雷或直击雷过电压作用于绝缘导线引起导线绝缘层、绝缘子击穿和闪络后，导线绝缘层上的击穿点呈一针孔，接续的工频续流电弧的弧根受到周围绝缘层的阻凝，不能移动，只能固定在针孔处燃烧。电弧弧根温度很高，又集中在一点燃烧，再加上导线自身重力的影响，绝缘导线再极短的時间就会断线[4]。
2 配电网防雷措施
2.1 加装氧化锌避雷器
目前，在配电网中加装避雷器是防止雷击线路、设备最有效的保护措施。一般来说，氧化锌避雷器在配电网中比较常用，因为它具有电气性能好、通流容量大、无续流、耐污性能好等特点，可大大提高线路设备的绝缘水平。不过，根据现场运行经验来看，氧化锌避雷器虽然具有很多优点，但是在发生雷击后，由于氧化锌避雷器是硅橡胶外套，当雷击点发生在避雷器且雷击点很小，夜晚抢修时，运维人员很能发生故障点。建议偏僻地区配电线路采用瓷外套氧化锌避雷器，当发生雷击时，运维人员相对容易发现雷击点。
2.2 降低杆塔接地电阻
雷电直击线路或因雷电感应过电压导致线路闪络时，雷电流或感应产生的冲击电流都要经过杆塔接地装置流入大地，降低杆塔接地电阻可降低塔顶与导线之间的电位差，以防止反击[5]。在发生雷击故障后，运维单位对雷击点进行接地网接地电阻进行测量，经常发现接地电阻不符合行业标准，这点在用户设备特别明显。广东电网配电网运行规程中规定，若配电变压器容量小于等于100kVA，接地电阻要小于10Ω；若配电变压器容量大于100kVA，接地电阻要小于4Ω；柱上开关等重要设备，其接地电阻要小于4Ω。
2.3 提高绝缘水平
由于配电网运行比较复杂，通过安装避雷线提高绝缘水平费用庞大，不符合实际。一般来说，10kV线路耐张绝缘子采用2片玻璃绝缘子或陶瓷绝缘子，负荷正常运行时要求的绝缘水平。但是，2片绝缘子雷击闪络电压约300kV，而感应雷过电压为300～400kV[5]，因此有可能引起线路闪络导致跳闸。所以，可以选择在雷电活动频繁的地区增加一片绝缘子，提高局部地区绝缘水平，减少雷击闪络事故发生次数。
2.4 安装防弧金具
由于针对10kV绝缘导线断线的情况，中国电科院与多家单位合作，研究出6种“疏导式”和“堵塞式”防护产品。“疏导式”防护措施允许工频续流起弧，疏导电弧弧根转移到特制的金具上燃烧，保护导线免于烧损；“堵塞式”防护措施阻止工频续流起弧，从根本上排除导线烧损的因素[4]。其中，防护产品主要有剥线型防弧金具、放电箝位柱式瓷/复合绝缘子、穿刺型防弧金具、环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器、穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器、穿刺型放电箝位柱式瓷/复合绝缘子，穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器是我局采用防护工具之一。穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器既利用堵塞有两种优势：①通过金属氧化物避雷器抑制工频续流起弧；②穿刺电极将电弧从绝缘导线引导到电极上，保护绝缘导线避免断线。
2.5 提高配网馈线自动化覆盖率
南方地区夏季雷雨季节雷击活动频繁，但是引起线路跳闸的主要是由于雷电感应过电压，且瞬时故障造成开关跳闸的案例不在少数。因此，在雷电活动频繁的区域，提高配网馈线自动化率，投入自动重合闸功能，可以实现快速复电，减少停电时间，同时减少运维人员工作量。另外，如果重合于永久故障上，通过自动化开关配合，隔离永久故障，实现非故障段快速复电。
3 10kV绝缘导线断线案例分析
恩平供电局采用穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器作为10kV绝缘导线防雷措施之一。作为防雷措施，以两杆塔或基塔作为一个单元安装一组穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器，即每隔约100m安装一组，保护效果良好。今年夏季雷雨天气，某供电所发生一起10kV绝缘导线断线的事件，断线位置刚好处在防护工具安装点。断线事件发生后，运维人员检查现场情况，发生防护金具的穿刺电极只是卡在绝缘导线的绝缘层上，而穿刺电极并有与导线实际接触。因此，当发生雷击时，工频续流电弧并没有在电极上燃烧，而是在绝缘导线上燃烧，电弧弧根几千度的高温将绝缘导线烧断，穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器没有起到防雷作用。这是一起由于施工质量不过关导致10kV绝缘导线断线的典型案例，运维单位应吸取这种经验，避免日后出现类似情况。
4 结 语
10kV配电网防雷措施较多，其中加装氧化锌避雷器、降低杆塔接地电阻、提高绝缘水平、安装防弧金具、提高配网自动化馈线率都能收到良好的效果。在绝缘导线上安装防弧金具时，要注意施工规范问题，穿刺电极要与导线接触良好，防弧金具发挥防雷作用。
参考文献
[1]胡 毅，王力弄，郑传广，等.10kV线路防雷击及污闪的绝缘塔头和横担[J].高电压技术，2007，33（12）：108～110.
[2]李景禄，吴维宁，杨廷方，等.配电网防雷保护的分析与研究[J].高电压技术，2004，30（4）：58～59.
[3]王茂成，吕永丽，邹洪英，等.10kV绝缘导线雷击断线机理分析和防治措施[J].高电压技术，2007，33（1）：102～105.
[4]陈维江，沈海滨，王秀娟，等.10kV配电网架空绝缘导线雷击断线防护[J].电网技术，2007，31（22）：34～37.
[5]吴居上.阳江地区配电网防雷间隙防雷性能及可行性研究[D].华南理工大学，2016.
收稿日期：2018-11-6