配电专业防雷和绝缘配合

缘的击穿点，在线路出口开关动作之前烧断导线。配电线路绝缘导线
断线发生较多的是2相、3相同时断线，单相断线不多见。原因是配电
系统雷电感应过电压占雷电过电压的80%以上，直击雷最后也要发
展成感应过电压。
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3.3 绝缘导线的绝缘强度 目前使用的绝缘导线，绝缘强度交流可达到30kV，折算至直流， 可耐受42kV。 如果外过电压不超过42kV，绝缘导线可承受这一电压，但应该 是新导线。超过这一电压数值，在距离支持绝缘子较近的地方，绝缘 导线会出现多处瞬间击穿，发展为沿面放电过程。 在电力系统的配电网中，外过电压按目前的控制能力，如架设全 线路的避雷线，可以达到80kV左右，这说明即使我们采取了最为理 想的、完备的外过电压控制措施，线路也会经常出现高于普通绝缘导 线绝缘强度的外过电压机率。 配电系统的绝缘强度相对较低，配电网的外过电压绝缘事故 80%以上是感应过电压。
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实践证明，配电架空导线的绝缘化，在防止配电某些事故上起到 了积极作用，如鸟害、树木影响、风害、大部分的外力破坏、原因不 明事故等占配电事故接近于50%的事故的防护上效果明显，但占配 电系统35%的雷害事故却没有降低，特别是绝缘导线断线呈急骤上 升趋势，问题十分突出。
2. 线路的雷击闪络研究与计算 目前10kV架空线路普遍采用的P15、P20绝缘子，其P20的 50％雷电放电电压为U＋50％=220kV，U-50％=310kV；P15的U ＋50％=175kV，U-50％=200kV。 架空配电线路分布广、绝缘水平低，雷电感应过电压是引起线路 绝缘闪络乃至绝缘导线断线的主要原因。
配电线路
防雷和绝缘配合
2008.11.20
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1. 概述 6kV~10kV架空配电线路是电网基础供电方式，在输配电电网 中，6kV~10kV架空配电线路占全部输配电电网长度的80%以上， 事故率占输配电设备事故的95%以上。由于6kV~10kV架空配电线 路直接为工农业、商业、居民供电，配电系统事故直接影响人民的生 产和生活，也是影响供电可靠率的主要因素。6kV~10kV架空配电 线路事故中，雷害事故占全部事故的35%，其次是绝缘、鸟害、树 木影响、外力破坏、风害、覆冰及原因不明事故。雷害事故中，以两 相（三相）绝缘导线断线、配电变压器烧损等占主体。 为提高供电可靠率，减少外部原因引起的配电线路故障，发达国 家从20世纪60年代后期在城市周边地区配电网逐步采用架空绝缘导 线，我国则从80年代开始对城市架空配电网实施绝缘化改造。目前我 国主要城市的配电网绝缘化率已超过80%以上。
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1. 概述 6kV~10kV架空配电线路是电网基础供电方式，在输配电电网 中，6kV~10kV架空配电线路占全部输配电电网长度的80%以上， 事故率占输配电设备事故的95%以上。由于6kV~10kV架空配电线 路直接为工农业、商业、居民供电，配电系统事故直接影响人民的生 产和生活，也是影响供电可靠率的主要因素。6kV~10kV架空配电 线路事故中，雷害事故占全部事故的35%，其次是绝缘、鸟害、树 木影响、外力破坏、风害、覆冰及原因不明事故。雷害事故中，以两 相（三相）绝缘导线断线、配电变压器烧损等占主体。 为提高供电可靠率，减少外部原因引起的配电线路故障，发达国 家从20世纪60年代后期在城市周边地区配电网逐步采用架空绝缘导 线，我国则从80年代开始对城市架空配电网实施绝缘化改造。目前我 国主要城市的配电网绝缘化率已超过80%以上。
雷电参数、杆塔型式、高度和杆塔接地电阻等有关。特别是配电线
路杆塔的接地阻抗都比较大，一般超过20Ω，它的反击感应过电压 幅值将超过400kV。雷电直接击中杆塔，对于配电系统来说，绝缘 受到的威胁是最大的。所以，绝缘化配电线路使用驱雷器防护是十
分愚蠢的作法，因为驱雷器改变了杆塔附近雷云电场的分布，引导
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1. 概述 6kV~10kV架空配电线路是电网基础供电方式，在输配电电网 中，6kV~10kV架空配电线路占全部输配电电网长度的80%以上， 事故率占输配电设备事故的95%以上。由于6kV~10kV架空配电线 路直接为工农业、商业、居民供电，配电系统事故直接影响人民的生 产和生活，也是影响供电可靠率的主要因素。6kV~10kV架空配电 线路事故中，雷害事故占全部事故的35%，其次是绝缘、鸟害、树 木影响、外力破坏、风害、覆冰及原因不明事故。雷害事故中，以两 相（三相）绝缘导线断线、配电变压器烧损等占主体。 为提高供电可靠率，减少外部原因引起的配电线路故障，发达国 家从20世纪60年代后期在城市周边地区配电网逐步采用架空绝缘导 线，我国则从80年代开始对城市架空配电网实施绝缘化改造。目前我 国主要城市的配电网绝缘化率已超过80%以上。
hc——导线平均高度，m；
s——雷击点与线路的距离，m。
按协电流幅值50kA，S=100m，hc=10m计算，Ui=125kV
即按一半雷电流幅值考虑，100m以外雷云对地放电，在配电导线
上也会三相同时感应出125kV过电压。在雷电流幅值50kA，对地放电
距线路300m以外，线路绝缘导线的绝缘能力才基本可以承受，如雷电
雷云电场对杆塔直接放电，而驱雷器对削减感应过电压幅值的作用
则是微忽其微的。
幸运的是，雷云对杆塔直接放电的概率极小，我们还没有真正
感觉到它对安全运行所构对的严重威胁。
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3.3.3 雷云直接对绝缘导线放电 配电系统这种情况的概率要比雷击杆塔的概率还要低，但应该注 意的是，当雷电直接击中绝缘导线后，不仅被击中的导线会出现严重 外过电压，相邻的其它相导线会感应出电势相反，大小相等的电势， 出现三相同时过电压，造成二相或三相绝缘击穿放电，导线被工频续 流烧断，线路跳闸。 绝缘导线烧断，不是雷电流的作用，尽管雷电流的幅值比较大， 但它的持续时间极短，一般不超过50μs，它破坏了系统绝缘，造成 空气被电离，工频续流跟进，绝缘得不到恢复，设备烧损，绝缘导线 烧断。所以，绝缘导线是先断线后跳闸，裸导线则是先跳闸后断线， 断线位置以杆塔的负荷侧居多。如果保护和开关的速度都很快，熄弧 能力强，裸导线一般不会断线。 下面是实验室的模拟实验。
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3.3.1 配电系统的感应外过电压
感应过电压是由近区雷电对地放电过程所导致的。根据经验，一般
感应过电压为300kV~400kV，对35kV及以下线路的绝缘有一定威胁。
超过65m以外雷云对地或建筑物放电，线路上产生的感应过电压最大值
可按下式计算：
Ui
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Ihc s
式中： I——雷电流幅值(一般不超过100)，kA；
雷击闪络概率计算值（次/km·a）
绝缘子型号
Imax=80kA
Imax=100kA
Imax=120kA
P20
0.005847
0.007167
0.007948
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P15
0.0105பைடு நூலகம்1
0.012203
0.013205
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3. 10kV配电架空导线雷击跳闸断线原因研究 3.1 裸导线雷击跳闸断线原因分析 裸导线雷击断线跳闸多发生在城郊或野外平坦地区，配电线路在 地理位置上比较突出。由于6kV~10kV架空配电线路的线间距离比 较小，当雷电活动时，为三相同时感应过电压，作用于裸导线引起绝 缘子闪络时，弧根受电磁力作用沿导线表面滑移，接续的工频短路电 流电弧在电磁力的作用下沿着导线向背离电源方向移动，不会严重烧 伤导线。如果线路开关保护动作速度快，可以瞬时跳开线路，则工频 续流弧光被熄灭，如果线路开关切除故障速度较慢，则工频续流就有 机会烧断导线或损坏绝缘子，造成针式绝缘子被击碎、导线断线事故。 配电导线断线、设备损坏主要是由后续工频续流造成的。雷电活动期， 裸导线配电线路多相绝缘子同时闪络和开关频繁跳闸是其运行的一个 特点。
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1. 概述 6kV~10kV架空配电线路是电网基础供电方式，在输配电电网 中，6kV~10kV架空配电线路占全部输配电电网长度的80%以上， 事故率占输配电设备事故的95%以上。由于6kV~10kV架空配电线 路直接为工农业、商业、居民供电，配电系统事故直接影响人民的生 产和生活，也是影响供电可靠率的主要因素。6kV~10kV架空配电 线路事故中，雷害事故占全部事故的35%，其次是绝缘、鸟害、树 木影响、外力破坏、风害、覆冰及原因不明事故。雷害事故中，以两 相（三相）绝缘导线断线、配电变压器烧损等占主体。 为提高供电可靠率，减少外部原因引起的配电线路故障，发达国 家从20世纪60年代后期在城市周边地区配电网逐步采用架空绝缘导 线，我国则从80年代开始对城市架空配电网实施绝缘化改造。目前我 国主要城市的配电网绝缘化率已超过80%以上。
流幅值达到100kA，距离需要600m以外。
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3.3.2 雷击杆塔的外过电压 直观理解，雷击杆塔，是距线路接近于1m的距离，除被相的 雷电过电压外，其它相线路感应过电压的幅值远高于近距离雷云对
地放电(如规程计算使用的65m)的感应过电压强度。 雷击架空线路杆顶形成作用于线路绝缘的雷电反击过电压，与
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1. 电力设备外过电压的幅值 ⑴外过电压，即大气过电压，它的幅值在实验和设计上按雷电流 的容量为基数，一般为100kA，对应的过电压幅值为800kV左右. ⑵电力设备外过电压分类：直击过电压、感应过电压、反击过电 压、耦合(互感)过电压等。 ⑶电力设备的抗外过电压能力。设计规程规定，按变电所避雷器 的特性来设计变电所与配出线路间的绝缘配合，一般线路绝缘强度为 变电所的1.4倍。
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3.2 绝缘导线断线原因分析
绝缘导线的雷击断线特性与裸导线的情况相比有明显不同。雷电
过电压引起绝缘子闪络并击穿架空绝缘电线的绝缘层时，瞬间电弧电
流很大但时间很短，仅在架空绝缘电线绝缘层上形成击穿孔(被击穿的
绝缘层呈一针孔状)，这并不会烧断导线。但是，击穿形成弧道的空气
间隙不能熄灭，跟进的单相工频接地电流(几安培或十几安培，一般不
脚，我们称为直角沿面闪络；小部分是电极对绝缘钢脚闪络，称为斜向 直闪。距离绝缘子200mm处100次的雷电冲击实验中有25次放电，均 为斜向直闪。
三种实验后检查，击穿点呈针孔状，方向为导线的绝缘子一侧，距离
200mm以内。
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3.3.4.2 工频电弧实验验证 工频电弧实验的目的是检验雷电闪络后的工频续流电弧根能否在 绝缘导线击穿处燃烧并造成导线断线。 实验结线完全按配电网实际情况布置。考虑到配电网相间短路时继电 保护为过渡速断，动作时间较短，肯短路电流的幅值随着短路点离开 电源点的距离变大而减小以及实验室的实验能力，确定进行大、小两 种电弧实验，其中大电流电弧实验，短路电流幅值12.5kA，持续时 间0.25s。 针对两咱不同的雷电闪络路径，对引弧丝作了相应设置，共进行 了6次工频短路电弧实验。 实验结果：采用普通瓷绝缘子电弧根固定在绝缘导线的击穿点，6 次大、小电流电弧实验导线均被整齐地烧断。导线断面情况与现场绝 缘导线烧断情况相同。
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3.3.4.3 现场绝缘导线断线
1.外过电压幅值是配电绝缘化强度不能承受的。一般无避雷器、
架空线的配电线路外过电压可达300kV~400kV ，最高600kV，
对于绝缘强度比较低的配电系统，这一电压击穿导线绝缘、闪络是正
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3.3.4 绝缘线击穿、断线实验室 模拟实验
3.3.4.1 雷电冲击放电试验 雷电冲击放电实验目的：验证雷 击闪络路径及闪络距离和绝缘击穿情
况。实验电压300kV。 实验中放电电极位置为距离支持绝缘
子100mm、150mm各100次放电， 闪络路径有两条，绝缘大部分是沿引
弧电极—金属绑线—绝缘子钢
超过20A)电弧受周围绝缘的阻隔，弧根只能在针孔处燃烧，短时间
内导线就会被整齐地烧断；更多的情况是雷电感应过电压引起两相或
三相(不一定是在同一电杆上)之间闪络而形成金属性短路通道(故障
为两相短路接地或三相短路接地)，则有数千安培工频续流，电弧能量
极大，而架空线路的绝缘层阻碍其在表面滑移，高温弧根被固定在绝