桉树，作为造纸的原材料且极易种植，90年代初开始湛江的荒山野岭得到了广泛种植，这些区域正好是早期10kV主干规划的绝佳走廊。从1996年以来，湛江地区的架空线路就饱受这些桉树的摧残，就不完全统计，直到2002年有70%线路跳闸都是与树木有直接关系。为了减少树枝、鸟类等外物引起架空裸线的故障、减小停电时间、提高供电可靠性，湛江供电局从2002年开始使用10kV架空绝缘导线。从运行情况看确实达到了预期的效果。但是，也带来了一些新的技术问题，主要是雷击断线问题十分突出（湛江是全国著名的雷区，雷州半岛就是由此而来）。在已架设的架空绝缘线路中，每年都有受到雷击而断线。在绝缘导线受雷击跳闸到线路中，有45%的线路会造成断线，尤其是3-5月的春雷，绝缘导线只要有雷击中，就必然会断线，且是三相齐断。因此为确保架空绝缘配电网的安全运行，必须妥善解决雷击断线问题。
一、架空绝缘导线雷击断线的机理及危害
10kV配电线路在设计上“先天不足”的耐雷水平，难以承受直接雷和感应雷的作用。当裸线遭受雷击发生闪络时，由于电动力关系，数千安培的工频续流电弧向负荷端移动直至保护动作，不会造成导线严重烧坏。绝缘导线则不同，在雷击过电压闪络时，瞬间电弧的电流很大但时间很短，仅在架空绝缘导线绝缘层上形成击穿孔，不会烧断导线。但是，当雷电过电压闪络，特别是在两相或三相（不一定是在同一杆、塔上）之间闪络而形成金属性短路通道，会引起数千安培工频续流，电弧能量将骤增，此时，由于架空绝缘导线绝缘层阻碍电弧在其表面滑移，高温弧根被固定在绝缘层的击穿点而在断路器动作之前烧断导线。由此可见，雷击过电压引起工频续流是导致架空绝缘导线雷击断线的主要原因。
实践证明，发生雷击断线事故不仅会造成严重的经济损失，而且会危及人们的人身安全，极大的影响了社会生产与人民生活。因此，如何对绝缘导线实施有效的防雷措施，妥善解决雷击断线问题，减少雷害事故发生，以确保绝缘电线线路的安全运行，已成为电力系统中一个急需解决的问题。
二、国际上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。
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三、结合配网及资金实际情况，制定具体防治措施
1.安装氧化锌避雷器.随着氧化锌阀片技术性能的提高，氧化锌避雷器的优良保护性能已被人们所接受，近年来已广泛应用于电气设备过电压保护。氧化锌避雷器可以限制感应过电压幅值，在雷击闪络后吸收放电能量，阻止工频续流起弧，达到保护导线的目的。氧化锌避雷器价格比较高，因此要研究每隔多少距离安装一组，既要安装得最小又能够保护全线。氧化锌避雷器的保护范围与雷电特性、氧化锌避雷器参数、氧化锌避雷器接地装置的接地电阻数值和线路绝缘水平有关。而其中的雷电特性目前还缺乏数据，只能加以假定。以湛江市区为例：配电线路的感应过电压幅值为200-300kV峰值，波头为2µS，线路采用P-15T针式绝缘子，防雷接地电阻为10欧姆，建议每隔150-200米安装一组氧化锌避雷器。但安装氧化锌避雷器亦有不足之处：（1）破坏架空绝缘导线的主绝缘，可能会因密封不良而引起架空绝缘导线线芯进水，容易在线路弧垂最低点处产生积聚水份并发生电-化腐蚀，运行至六、七年后会发生腐蚀断线事故；（2）氧化锌避雷器在使用时，长期承受工频电压的作用，一旦氧化锌避雷器意外损坏，将会造成系统死接地的故障。
2.安装防弧金具.在距离绝缘子中心150-200mm的范围内（负荷侧）剥离一小段绝缘导线的绝缘层，安装上防弧金具，可使雷电过电压均在防弧金具与绝缘子钢脚之间定位闪络，接续的工频短路电流电弧的弧根固定在防弧金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。该方式操作简便，投资少，能防止雷击断线，但需剥离绝缘层，存在局部导体裸露，并且在雷击后必须要更换烧伤的防弧金具。
3.安装线路过电压保护器.线路过电压保护器是由非线性电阻限流元件（氧化锌阀片）及串联放电间隙（不锈钢引流环）组成，在雷电过电压闪络后引起的工频续流流过线路过电压保护器时，非线性电阻限流元件（氧化锌阀片）利用其电压高时阻值低，电压低时阻值高的特性，将正弦波形的工频续流转变成尖顶波，尖顶波电流在过零前有相当长的时间电流幅值较小，同时，限流元件的残压削减放电电压，截断工频续流使电弧瞬间熄灭。此时，串联间隙起隔离作用，保护限流元件耐受较高的过电压而不损坏，有效地阻止架空绝缘导线发生雷击断线事故。这种方式成本比安装氧化锌避雷器稍低，而且与绝缘子并联安装，不损坏绝缘导线的主绝缘层，基本上免维护。
4.安装合成绝缘子.采用合成绝缘子，提高了线路的冲击耐压水平，确保只在特别高的雷电感应过电压作用下才闪络，工频续流会因合成绝缘子的放电爬距大而无法建弧而熄灭。但合成绝缘子价格比较贵，经多次闪络后将会损伤，适用于新建线路。
5.根据近年湛江供电局对绝缘导线雷击断线的分析，发现断线点全是在绝缘子5-10cm处，2014年在南三供电所10kV巴东主干线绝缘导线施工过程中，将固定在绝缘子上的绝缘导线剥离，加大电弧在绝缘导线移动面积，杜绝电弧集中在一个点上而造成的断线，并在两年的试验期中取得了明显效果。但是，该方法会是绝缘导线的机械抗拉强度减弱，同时导线裸露、绝缘密封缺陷。
四、结论
10kV绝缘导线雷击必断，这是其特性所以在架设架空绝缘导线的地方，应重视雷击断线问题。在直击雷频繁的区域，尽量减少使用绝缘导线。如必须使用绝缘导线，应根据各自区域不同，选用合适的防雷措施，并且在作防雷措施时最好不要破坏线路的绝缘。随着配电线路的雷电特性进一步被摸清，防雷措施将会更为完善、合理，架空绝缘线路的运行会更为安全、可靠。
论文作者:林日强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：导线论文; 过电压论文; 断线论文; 氧化锌论文; 绝缘子论文; 避雷器论文; 线路论文; 《电力设备》2017年第34期论文;