10KV绝缘导线的雷击断线故障及防范措施

李保华　霍晓艳　陈国雄

摘 要：伴随着电网的发展，城乡用电紧张和电力廊道树线的矛盾不断加深，并且随着经济的发展，对配电网的供电可靠性要求越来越高。架空绝缘导线相比电缆具有造价低廉、绝缘性能好、适用于原杆塔廊道、改造便捷等优点，自20世纪90年代以来在配电网中普遍应用。文章简要分析了10  kV绝缘导线雷击断线故障发生的原因，并提出相应的预防措施。

关键词：绝缘导线;雷击断线;措施

某地电力公司（以下简称公司）运行维护的10 kV线路有298条，线路总长5 600 km，其中，绝缘导线长度为2 500 km，绝缘化率为44.6%。2019年，发生雷击断线故障3次，修复时间长，给电力用户造成较大影响、给经济带来较大损失，对此，应该引起高度重视，并及时采取措施，防范此类故障的重复发生。

1    10 kV架空绝缘导线雷击现状

经过现场调查，发生雷击断线的线路均是绝缘导线。10 kV裸导线没有发现雷击断线故障，10 kV架空绝缘导线频发雷击断线故障的原因分析如下。

公司所处西北地域，当地年平均雷暴日10 d，与国内南方地区80 d雷暴日有极大差距。西北延用惯例10 kV线路，一般不做防雷设施设计，只在10 kV线路变电站站端和配电变压器侧装设避雷器。近年来，随着线路绝缘化率的逐步提高，其他类型故障跳闸下降，发生雷击断线跳闸故障愈发显得突出。每年每100 km线路落雷次数N：

N=r×10 h×100×T/1 000=0.01×120×100×10/1 000= 1.2 [次/（年·100 km）]

落雷密度r按常规取0.01，杆塔平均高度h取12 m，年平均雷暴日T取10。

公司区域内10 kV架空绝缘导线理论雷击次数2 700/100× 1.2=32.4（次）

由于10 kV架空絕缘线路为居民及工商业区供电，线路廊道80%延着绿化区和建筑物附近架设，建筑物及树木有引雷作用，按照20%的概率来算，每年可能发生6次雷击导线。

按照上述的理论计算，公司10 kV架空绝缘导线，在不采取防雷措施的情况下，发生3次雷击断线是必然的事情。

2    10 kV架空绝缘导线雷击断线的原因

根据静电学原理，导体和绝缘体对电荷的移动能力是不同的，绝缘体表面产生静电核后，不能显著地向其他部分传递，而裸导体能把电荷迅速传递到其他各部分。

当雷云到架空绝缘导线上空时，感应电荷集中在绝缘层的内层表面，由于绝缘层电阻极大，电荷不易中和，当绝缘层上的电荷集聚到一定电量时，在雷云的作用下，正负电荷间放电，正负电荷中和瞬时产生的热量把架空绝缘导线绝缘层击穿，产生对地的雷电弧，交流电源产生续流源，持续拉弧，直到烧断架空绝缘导线。从现场故障看，击穿点通常在金属横担附近，因为此位置电弧对地距离较近，相对绝缘最薄弱。

当雷云出现在架空裸线上空时，感应电荷在导线上分布是均匀的，更容易产生中和，降低了能量。正负电荷的中和也不是集中在一点，因此，裸导线很少发生雷击断线。

3    10 kV架空线路的防雷击的基本原则及10 kV架空绝缘导线雷击的预防措施

按照过电压保护规程的规定，在年平均雷暴日少于15天的区域，除了采用自动重合闸外，经过具体论证后线路可以不装设避雷线。对于环装运行或双回运行的线路，按照负荷性质，可以简化防雷保护要求。由此可见，西北区域年平均雷暴日10天，配电线路可以不设避雷线和简化防雷保护要求，是规程允许的，这也导致了10 kV架空绝缘导线雷击断线故障的频发。

4    10 kV架空绝缘导线防雷击的措施

（1）架设架空避雷线。利用架空避雷线保护线路避免雷击是一种传统、有效的做法，防雷击效果好，日常维护少，但投资成本较高，不适于大面积防雷击。

（2）安装过电压保护器。一般采用线路加装氧化锌避雷器，限制雷电过电压和感应过电压，截断工频续流，是线路避雷的有效做法，其防雷击效果较好，但投资成本较高，需要每级杆塔装设，避雷器长期承受工频电压，容易老化接地，接地故障不易查找，日常维护成本高，不适于大面积采用。

（3）安装保护间隙.使用钳位绝缘子或间隙横担，是近期新采用的一种线路防雷技术方案。在绝缘子或横担上加装间隙，当雷电闪络时，引发的工频续流在间隙间燃弧，线路保护动作跳闸然后重合，起到切断故障，保护导线作用，当间隙放电时，电弧容易将周边的绝缘子伞裙烧蚀损坏，需要及时更换，不适合频繁雷击场所使用。

（4）更换玻璃钢绝缘横担。采用玻璃钢绝缘横担，提高10 kV线路的绝缘水平，降低雷击闪络率，提高线路的耐雷水平，减低线路的起弧率，避免雷击断线故障的发生，但其投资高、改造难度大，不适于大面积采用。

5    结语

10 kV架空绝缘导线的防雷措施需要因地制宜，根据供用电单位的实际情况，所在区域的雷电强度、线路途经的地形地貌、线路负荷性质以及运行方式综合做出方案选择，既要考虑保证线路安全运行的安全性，又要考虑采取措施改造线路的经济性和日常运维的工作便利。笔者所在地区年平均雷暴日较少、地域宽广，10 kV架空绝缘导线以前没有采取防雷措施，大面积加装防雷击措施既不经济，也不科学。可以先针对已经发生雷击线路的雷击断线点采取防雷措施，在技术方案的选用上，建议采用间隙氧化锌避雷器的技术方案。正常运行时间隙隔离工频电流，雷击时限制雷电过电压，既保护了线路，避免了雷击的危害，又减少了日常维护的困难。在新建10 kV架空绝缘线路时，根据线路路径的周边环境和杆型，特别是空旷地带20 m以上的钢管塔，设计加装间隙氧化锌避雷器，改善防雷设计不足的问题。

[参考文献]

[1]王明邦，王常余，王哲斐.架空配电线路防雷设计与应用[M].北京：中国电力出版社，2012.