浅谈高压架空绝缘导线雷击断线方法及对策

浅谈高压架空绝缘导线雷击断线方法及对策
摘要：随着国民经济的发展与电力需求的不断增长，电力生产的安全问题也越来越突出。

对于送电线路来讲，雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。

笔者结合多年工作经验，对架空高压绝缘导线雷击断线的相关问题，进行分析探讨，总结一些粗浅看法，以供借鉴参考。

关键词：绝缘导线；断线；对策
Abstract: along with the development of national economy and power demand is growing, electric power production safety problem is more and more outstanding. For transmission lines terms, the trip has been lightning influence high voltage transmission lines power supply reliability of important factor. The author combined with years work experience, high pressure insulation on overhead wires of the related problems of lightning bolt, discussed, summarizes some superficial view, for reference.
Keywords: insulation wire; Break; countermeasures
1 高压架空绝缘导线雷击断线原理与优点
1.1 架空绝缘导线雷击断线原理
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200mm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。

1.2 架空绝缘导线的主要优点
①绝缘性能好。

架空绝缘导线由于多了一层绝缘层，绝缘性能比裸导线优越，可减少线路相间距离，降低对线路支持件的绝缘要求，提高同杆架设线路的回路数。

②防腐蚀性能好。

架空绝缘导线由于外层有绝缘层，比裸导线受氧化腐蚀的程度小，抗腐蚀能力较强，可延长线路的使用寿命。

③防外力破坏，减少受树木、飞飘物、金属膜和灰尘等外在因素的影响，减少相间短路及接地事故。

④强度达到要求。

绝缘导线虽然少了钢心，但坚韧，使整个导线的机械强度达到应力设计的要求。

2 防止架空高压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。

2.1 “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。

2.2 “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。

为了能够采取经济、有效的方法，解决高压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1OKV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，对于高电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间隙，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。

3 高压设备绝缘在预防输电线雷击断线的对策
基干目前国内县级供电企业由于资金的问题，绝缘体高压输电线路装置在县级供电企业还未广泛投入运用以及目前我国的绝缘在高压输电线监测技术仍处于研究发展之中的现实。

为了保证电力系统中的高压电气设备安全运行，本人提出以下几点建议:(1) 国家电力部门应加强对县级供电系统的管理，尽快与有关科研单位协作，投入绝缘在线监测的技术装备，及时了解和掌握运行设备的工作状态，有的放矢，真正实现了状态检修，增加了供电可靠，提高了电力企业的经济效益。

(2) 对部分容易发生事故且在系统中地位重要的设备(例如避雷器、变压器、互感器等); 以及某片区同类设备绝缘状态的代表者(例如某工业污染区段上的线路绝缘子) ，可选为重点监测对象或代表性监测对象。

根据人力、财力情况选取具有特征的监测项目，优先投入绝缘在线监测装置。

如果这些对象的绝缘在线监测结果异常，再结合离线试验，在小范围内、重点查找绝缘缺陷。

(3) 加强现有绝缘监督工作管理，保证资料准确、完整、规范，并纳入计算机数据库管理。

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。

4 结语
为了确保人民生命安全、提高配网运行的可靠性，有效解决高电压输电线路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，应根据配网架空绝缘导线雷击断线的机理，制定了解决办法，才能在高电压输电线监测技术必然迈上一个新的台阶，并更好地服务于电力系统的生产、运行与管理，为状态维修体制的开展提供更有效的、更合理的、更科学的数据和技术支撑，建立一个网络化、智能化、集成化的在线监测网络系统是在线监测技术发展的必然需要，也是水、火电系统技术管理发展的必然趋势。

参考文献：
[1]陈结成，浅议10KV配网架空绝缘导线雷击断线的防护措施[J]，中国纵横科技，2012.
[2] 李政，宁彤，马建，罗彦，架空绝缘导线雷击断线分析及防雷对策[J],安徽电气工程职业技术学院学报，2009.。