1郭豪 2朱孟媛
1国网陕西省电力公司铜川市供电公司 陕西铜川 727031
2国网湖南省电力有限公司益阳市赫山区供电分公司 湖南益阳 413000
摘要：10kV架空绝缘导线广泛应用于城区、集镇等地区，相较于裸导线，具有一定绝缘性，减少了树木、鸟类等外部原因引起的故障，及触电、跳闸事故的发生，提高了配电架空线路供电的可靠性。目前，我国广大地区均已普遍使用架空绝缘导线，解决了部分线路通道和安全问题。但是绝缘导线具有受雷击易断线特性，特别是在多雷区域，一年内就可能发生雷击断线事故数起，严重威胁配电网安全运行。
关键词：10kv；配电网；防雷技术
1 绝缘导线雷击断线机理
当裸导线遭遇直击雷或感应雷时，雷电过电压作用于裸导线并引起绝缘子闪络，接续的工频短路电流电弧在电动力作用下，沿着负荷侧移动，但因电弧不固定在一处，故不能烧断裸导线。绝缘导线在遭受雷击，引起绝缘子闪络后，导线绝缘层上的放电击穿点呈一细小针孔，针孔位置靠近线路绝缘子两侧随机分布，接续的工频短路电流会沿雷电放电通道起弧燃烧，电弧虽受电磁力作用但因绝缘层的阻隔，固定在针孔位置无法移动，弧根温度可达到几千摄氏度。在电弧高温熔断、电磁力和导线张力等因素共同作用下，绝缘导线的线芯整齐断裂。
为防止绝缘导线雷击断线事故发生，根据导线雷击断线机理，总结出“疏导式”和“堵塞式”两种防雷断线策略。“疏导式”防雷措施有穿刺型防弧金具、剥线型放电箝位绝缘子等，主要设计思路是疏导雷击闪络后产生的工频续流电弧，达到保护导线免于电弧烧伤断线的目的。“疏导式”方法实施简单，成本相对较低，不能降低线路的雷击跳闸次数，但能防止雷击断线、提高重合闸成功率。“堵塞式”防雷措施有加强线路绝缘、增设避雷线或避雷器等，原理是采取措施降低线路雷击闪络概率或采取措施阻止雷击闪络后工频续流起弧。“堵塞式”方法可降低线路雷击跳闸率、阻止线路产生工频续流电弧，防雷击断线的综合效果更好，但实施相对复杂，成本较高。
尽管现有防雷设备装置多种多样，其设计原理也不尽相同，但经多年实际运行发现，部分设备因选型设计或长时间带电运行等因素影响，起不到防雷击断线作用。常见防雷效果较好的金属氧化锌避雷器有运行寿命年限，存在单相接地故障时难以查找的问题；穿刺型或剥线型防弧金具安装后，常因绝缘导线受力变化发生转向而引起金具电极朝向变化，使得防弧金具失去保护功能，且防弧金具与杆塔接地体间隙较小，在带电作业调整或金具更换时存在一定安全风险；防雷绝缘子（钳位绝缘子）由于设计或安装因素，导致穿刺绝缘导线部分接触不佳、引流能力不足，在工频短路续流流过穿刺位置时更易烧断导线线芯引发断线事故，反而增加雷击断线率。为此，本文重点参考了国内配电网架空绝缘导线防雷击断线取得的经验，结合本地区架空绝缘导线装置特点，采取疏导工频短路电弧的方法，提出一种简单实用的防雷附线装置，并进行雷电冲击模拟试验，验证其可行性。
2 防雷附线装置
2.1 装置组成
防雷附线装置主要由裸导线、穿刺线夹和绑扎线组成，如图1所示。以配电架空线路直线杆为例，在直线杆柱式绝缘子侧面和前后导线上安装一根长约1.8m的裸铝绞线，裸铝绞线截面积可选取120mm2、150 mm2或185mm2。裸导线两端使用穿刺线夹与绝缘导线进行连接，裸导线中间部分紧靠在绝缘子从上至下第一、二片伞裙之间。使用绑扎线将裸导线固定在靠近绝缘子两侧10～20cm位置的绝缘导线上。防雷附线安装如图2所示。
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2.2 保护原理
防雷附线装置在绝缘导线遭受雷击时，因裸导线位置更接近横担接地体，故裸导线-绝缘子钢脚的间隙先于绝缘导线-绝缘子钢脚的间隙放电。雷电过电压通过裸导线引起绝缘子闪络，接续的工频电弧受电动力作用而在裸导线上移动，保护绝缘导线在遭受雷击时不会断线。由于雷击放电接地未烧断绝缘导线，是瞬时性故障，因此工频短路续流电弧熄灭后，空气绝缘可自恢复，保障了重合闸的可靠性。
2.3 雷电冲击试验
对10kV架空绝缘导线进行50%雷电冲击放电电压试验，其中支柱绝缘子型号为PSQ-15T，数据见表1。
表1 未安装防护装置雷电冲击电压试验数据
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2.4 绝缘配合
从表1中可知10kV架空绝缘导线耐雷水平在200kV以上（支柱绝缘子型号为PSQ-15T），从表2中可知防雷附线装置的50%雷电冲击放电电压为182.34kV，低于架空绝缘导线的耐雷水平13.1%，因此防雷附线装置能与架设在支柱绝缘子（型号为PSQ-15T）上的绝缘导线很好配合，确保绝缘导线在遭受雷电时不会断线。
3 装置优势
防雷附线装置保护间隙击穿放电后，加载在绝缘导线上的故障电流（雷电过电压所导致保护间隙击穿引起相间或三相短路时的故障电流）可分别通过2只穿刺线夹流入引流线，因此只要单个穿刺线夹能达到55%以上故障电流的热稳定值（2个加起来可达到110%以上），穿刺线夹处就不会烧断，避免发生绝缘导线雷击断线事故，显著提升防雷附线装置故障电流通流能力。由于裸导线与绝缘导线构成一体，因此防雷附线装置运行结构稳定，确保了保护间隙的距离稳定。
与普通的放电间隙相比，防雷附线装置具有结构简单、成本低廉和免维护的特点，且在采取安全措施情况下可实现带电作业安装。防雷附线的间隙放电电压略低于架空绝缘导线的耐雷水平，但高于普通防雷金具放电间隙的放电电压，可有效降低雷击跳闸率，提高供电可靠性。防雷附线装置具有双向保护功能，无论雷电过电压来自负荷侧还是电源侧均能起到有效保护作用；通过穿刺线夹和绑扎线固定在绝缘导线、绝缘子上，即使长时间运行，放电间隙也不会发生变化。
4 结语
10kV架空绝缘导线防雷附线装置具有性能稳定、动作可靠、通流能力强等特点，解决了常见的穿刺型防弧金具、防雷绝缘子（钳位绝缘子）工频续流能力不足和穿刺型防弧金具保护间隙不稳定的问题，能有效防止绝缘导线雷击断线故障的发生，确保绝缘导线的安全。
10kV架空绝缘导线防雷附线装置是一种结构简单、安装方便、免维护的装置，具有较好的经济性和实用性，特别适用于10kV农网配架空绝缘线路和城镇一般架空绝缘线路设备的防雷。
参考文献
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