广东电网有限责任公司惠州龙门供电局 广东省惠州市 516800
摘要：人们生活水平在提高，更关注配电线路的安全问题，特别要重点考虑防雷能力。目前配电线路由于雷击而频繁发生跳闸现象，直接威胁了人们的生命安全，且干扰了设备的正常运行。而无工频续流放电间隙装置属于一种全新的防雷措施，在配网线路中应用有极高的意义。
关键词：配网线路；防雷措施；新型防雷装置
引言
配电线路是组成电力系统的重要部分，它向电网用户输送电能，安全运行配电线路，保证稳定向用户供电。大自然中的雷电放电现象破坏力巨大，直接破坏了电力设施。配电线路分布纵横交错，且绝缘水平不高，容易遭遇雷击，从而发生永久性故障，导致用户停电。因此，科学分析防雷措施及应用新型防雷装置，一定程度保证了供电的可靠性。
一、目前我国配电线路雷击原因及防雷发展现状
（一）配电线路雷击的原因
1.线路自身特性
当前配电线路可引起两种雷击过电压的问题：其一，雷电击中配电线路；其二，雷电击中配电线路附近的物体，电磁感应是过电压形成的主要原因。由于现今大规模使用10kv配电线路，降低了雷击事故的发生率，初步形成了防雷能力，但无法避免受到雷击过电压的影响，进而损坏有关的电气设备。配电网的一部分金属物质的设施，对雷电云层的负荷吸引，增加了雷击事故的出现频率。
2.人工设计存在的漏洞
在设计配电线路时忽略了当地的现实状况和天气特点，导致无法全面发挥防雷设施的功能，甚至一部分地方未安装防雷装置，这些因素都降低了防雷效率。
（二）防雷发展现状
1.采用避雷针防雷
避雷针容易令雷场畸变，故将避雷针引入云层放电通路。避雷针形成与雷电电极相反的电荷，这是静电感应的形成原因，异性电荷互相吸引，产生放电电流，雷电经过接地装置流入大地。异性电荷在静电感应下快速聚集在避雷针的顶端，对云层内的电荷有效中和，消除云层的放电问题。
2.采用绝缘子防雷
传统的配电线路利用瓷质的绝缘子，但其容易与导线出现摩擦，雷雨天气的传统配电线路由于受潮而降低了绝缘性能，无形增大了雷电击穿支撑柱绝缘子的几率，容易泄放雷电。绝缘子急剧升高温度，引起导线脱落。复合式绝缘子通过硅橡胶进行支撑，有利于提高线路的绝缘水平，保证防雷工作效率。另外把间隙防雷装置安装在绝缘子串的两侧，预防雷击绝缘子串或工频闪烁造成的伤害。绝缘子吸引有击穿危害的雷电，对雷击间隙产生的工频续流电弧及时疏通引导。有效保护了绝缘子的电子串。
3.改造避雷器防雷
目前配电线路通常使用带有脱离器的避雷器，相应增强了配电线路的排除故障能力与抗雷击能力，故将避雷器安放在一些频发雷电事故的地点，从而提高配电线路的抗雷击能力。将脱离器置于避雷器的周围，当避雷器异常时，脱离器发挥作用，自行分离故障的避雷器和防雷系统。检修人员及时更换异常的避雷器，目前热爆型自动脱离避雷器是使用频率最多的避雷器。
二、配电线路的防雷保护措施
（一）提高导线的绝缘性
为提高线路的耐雷水平、降低绝缘子闪络的建弧率，对绝缘子串内的片数积极增加，优先使用大爬距的绝缘子等。新建线路直线杆绝缘子必须使用外胶装式绝缘子，严禁使用存在损伤和裂纹的内胶装式绝缘子。综合成本考虑，提高绝缘水平的方式还有在架空绝缘导线与瓷瓶位置增加绝缘材料，即在绝缘导线位置固定加厚绝缘。
（二）加装避雷器实现保护
线路可以预防绝缘子闪络和断线问题。一般的绝缘子闪络电压明显超过了系统内部最大过电压40kv，所以线路主要对感应雷过电压进行预防。基于经济价值考虑禁止使用接地引线。线路防雷避雷器的要求：一是避雷器故障要避免干扰电网运行，二是避雷器故障不会影响带电更换。
通过长期研究防雷设备，不同厂家形成了不同的叫法，如过电压保护器、防弧金具、防雷绝缘子等，结合当前的习惯可分为两种：带间隙避雷器和不带间隙避雷器。优缺点：带间隙避雷器，日常使用时无电，设备使用时间长，设备自身故障不会对电网运行造成影响，不足之处是间隙放电电压缺乏稳定性，容易被外部环境干扰，间隙发生移动，升高放电电压，无法有效保护设备。不带间隙避雷器：日常运行带电，缩短了设备的使用时间，设备自身故障直接威胁了电网正常运行，优点是放电电压比较稳定。
（三）降低杆塔接地电阻
该项措施提高了线路耐雷水平和减少反击率，每基均需敷设接地网，如此增加了成本，一部分电阻率高的土壤接地电阻很难达到标准。
（四）加装避雷线
其不足是容易对线路产生反击；同时必须采取隔地基的处理方法，这样便升高了投入费用；杆塔需要接地，则无法表现出绝缘导线雷击断线效果。
（五）环形电极外串联间隙避雷器
绝缘子沿面闪络或击穿，形成导电通道，数百工频续流在绝缘层的击穿点汇集，对导线造成融化使其断线，影响了设备与人身安全。将环形电极外串联间隙避雷器设置在避雷器的高压端，形成圆环形金属电极，套在绝缘子伞裙的外部，把绝缘导线与环形电极串联形成空气间隙。其主要作用是架空绝缘线路遭遇雷击时，保护器可对雷电流引入，立即切断工频达到续流的目的，有效避免绝缘子发生闪络或击穿的现象，最大程度保障了架空绝缘线路的稳定运行，降低了雷击断线的发生率，减小雷击引起的线路开关跳闸现象。
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图1 环形电极外串联间隙避雷器
（二）带限流元件的防雷防断线装置
为避免发生配网架空线路过电压保护问题，预防雷击断线，在多个地区出现了带限流元件的防雷断线装置，并得到良好的使用效果。
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图2安装示意图
安装装置非常简单，高压电极安装包括穿刺型和非穿刺型，可安装在裸导线、绝缘导线架空线路，该装置不会产生特殊的杆塔接地电阻要求。安装时依然使用原有绝缘子，省去了更换绝缘子带来的麻烦。基于安装方面，可选择带电作业的方式实现安装，最大程度缩短了用户的停电时间。
将限流元件安装在装置靠接地电极端，其作用是对空气间隙放电形成的工频续流及时阻断。释放雷电的过程限流元件形成一个钳位电压，其明显超过了工频供电电压，通过限流元件释放由雷击过电压产生的雷电流，对工频电流发挥了阻止作用，进一步避免出现工频续流。线路形成过电压时，击穿了装置的放电间隙，电流通过串联间隙、限流元件等进入大地，释放了由过电压形成的雷电流。
装置采取铝合金材质设计高压电极，提高了反应速度，产生稳定的钳位电压，避免工频续流导致的跳闸，最大程度预防雷击过电压带来的各种事故。其中，架设架空避雷线、降低接地电阻和强化线路绝缘等升高了投入费用，故只能在典型区域应用。当前安装线路防雷设备是普遍采取的防雷措施，其中无间隙氧化锌避雷器的使用广泛。
无间隙氧化锌避雷器成功截断了工频电流，有效抑制了雷电过电压。但该产品在应用中出现以下缺陷：（1）产品应可靠接地，如果线路杆塔接地电阻不符合要求，线路上出现过电压时，避雷器将无法发挥释放雷电能量的作用，容易造成线路绝缘薄弱环节被雷电击穿的现象；（2）工频电压长时间作用于产品上，缩短了避雷器的使用时间；（3）若产品被击穿产生故障，则容易产生永久性故障点，威胁供电稳定性。
三、新型防雷装置保护机理和验证
无工频续流放电间隙装置以“疏导”方式向产品的放电间隙引入雷击着弧点，结构见图3。
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图3无工频续流放电间隙装置产品结构
根据线路绝缘子的相关标准，线路绝缘子的雷击放电电压为U50%，100-150kv，设计无工频续流放电间隙装置的固定间隙放电电压U50%为100kv。该装置提高了工频限流器的功能指数，使雷击放电电压更稳定，较大程度释放了雷击能量，从而较好保护线上设备。通过模拟检测雷电放电，验证无工频续流放电间隙装置的放电程序，对试品采取冲击试验时，使用1.2/50μS雷电全波。
发生雷击时，线路连段的电压升高，在空气放电间隙形成放电电压，对地的线路无任何通路，放电间隙的放电电压均由绝缘子承担，这也是最高电圧。此时，发生了击穿间隙的现象，间隙放电使雷击能量形成电弧燃烧，雷击能量以热能形式释放，工频限流器导通，产生1-2A的放电电流，无需统计由接地电阻带来的电位。绝缘子两端此时产生26kv电压。明显比绝缘子的U50%低。释放能量结束后，放电间隙熄弧，基于工频限流器的影响，在半个工频周期内停止了工频限流，达到保护的目标。
四、在配网线路防雷中新型防雷装置的应用效果
某配网线路总长124.08km，使用钢芯铝绞线的类型为LGJ-70mm2，该线路负荷全部是农网，延伸了线路，线路采取直线杆、转角和耐张杆的结构，通过地形复杂的区域，在较高地势的区域架设部分线路，增加了遭遇雷击概率。线路选择针式绝缘子。该线路遭遇雷击的情况比较严重，为检验防雷装置的效果，需将防雷产品安装在容易遭遇雷击的杆塔，安装产品前后线路雷击跳闸状况见表1。
表1 配网线路防雷改造前后同期雷击跳闸状况对比
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由表1可知，利用安装无工频续流放电间隙装置实现防雷改造后，主干线路在雷雨季节减少了跳闸次数，降低了跳闸率；而支线1未改变跳闸率；支线2跳闸次数有所减小。综上分析，线路整体跳闸次数减小，降低了跳闸率，防雷效果显著。
无工频续流放电间隙装置对放电间隙与工频限流器通过特殊设计实现固定，同步释放过电压能量，雷电出现后，固定放电间隙基于过电压的影响击穿建弧，雷击过电压能量以光和热的方式稳定释放，泄放电流在间隙电容效应作用下减小了冲击接地电阻的强度，有效预防不合格的杆塔接地电阻限制释放雷击能量。配网线路应用新型的无工频续流放电间隙装置，一定程度提高了安全性。
结束语
城市配电线路的安全运行保证了居民用电和生产工作，如果频繁发生跳闸现象必定直接影响人们的生活与生产。所以有关的电力工作人员需综合研究线路的防雷措施，寻找引起雷击事故的原因。通过理论与实践证明，无工频续流放电间隙装置发挥了较好的防雷效果，在实际配电线路中应用具有一定的可行性。但应结合本地情况合理应用，采取合理的防雷措施，保证配电线路运行的稳定性。
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