1 前言

随着现代国民经济的飞速发展和对电力需求的不断增长，电力安全问题越来越受到电力局和相关人士的重视，目前，雷击仍是电力安全的主要危害之一。目前配电线路上，都已广泛地使用了绝缘线缆。可以说，配电网的绝缘化，已是一项成熟的技术。

但是 绝缘导线在应用过程中，也出现了一些新的问题。其中最为突出的问题则是遭受雷击时，容易发生断线事故。据有关资料的统计，最近几年，在使用绝缘导线以来，已造成近百起雷击闪络事故。国外也有资料介绍雷击断线事故约占总雷击的９６．８％.以上一些统计资料表明：雷击断线事故是应用绝缘导线中最突出的一个严重问题，这引起了国内外防雷工作者们的广泛注意，并积极开展定量分析试验研究工作，并找到许多有效的防治措施。

２ 线路防雷的基本常识

２．１ 雷电的危害及防雷的必要性

大气过电压可分为直接雷过电压和感应雷过电压两种基本形式。雷电有下列危害：

（１）雷电的机械效应——击毁杆塔和建筑，伤害人畜。

　　（２）雷电的热效应——烧毁导线、烧毁设备、造成火灾。

　　（３）雷电的电热效应——产生过电压，击穿电气绝缘、绝缘子闪络、开关跳闸、线路停电或引起火灾、人身伤亡等。

根据模拟试验和运行经验，平均高度为ｈ米的线路将吸引宽度为５ｈ的雷电击中线路，所以线路的等值受雷宽度为１０ｈ.如果落雷密度Ｙ为０．０１５次/ｋｍ２年•雷电日，线路经过地区年平均雷电日为Ｔ，则１００公里长每年的落雷数：

Ｎ＝ｒ•１０ｈ/１０００×１００×Ｔ＝Ｙ•ｈ•Ｔ（次/百公里•年）

　　若Ｔ＝４０雷电日/年，则每百公里线路平均落雷次数

　　Ｎ＝０．０１５×４０×ｈ＝０．６ｈ（次/百公里•４０雷电日）

　　例如，１０ｋV线路，平均高度ｈ＝８ｍ线路长度一般小于５０km，平均每年受雷击数表示为：

　　Ｎ＝０．６×８×５０/１００＝２．４次

　　由此可见，配电线路如果不采取防雷措施，是不能保证安全的。

２．２ 线路防雷中的常用参数

（１）绝缘子串的冲击闪络特性

在雷电的冲击作用下，绝缘子串可能产生冲击闪络，绝缘子串的予放电时间不同，其闪络路径也不同，ｔｐ＞３μs按最短空气隔离闪络：ｔｐ＝１μs，放电沿绝缘子上瓷瓶：ｔｐ＞１μs冲击放电紧贴瓷瓶，沿每一瓷瓶的上下表面串级闪络。

冲击闪络后，随后建立的工频短路电弧将沿冲击电弧路径发展，会在瓷瓶上留下痕迹。

（２）雷击跳闸率

①建弧率

前面介绍了雷电冲击时绝缘子串发生冲击闪络的过程，雷电冲击电压过去后，弧道仍有一定程度的游离，在工频电压的作用下，将有短路电流流过闪络通道，形成工频电弧。

雷电压持续时间很短（约为１００μs），绝缘子冲击闪络时间相应很短，继电保护来不及动作，所以仅有冲击闪络并不会引起开关跳闸，只有当冲击闪络火花转变为稳定工频电弧，才会引起线路开关跳闸，因此一条线路的雷击跳闸数，不仅与耐雷水平有关，而且与冲击闪络之后弧道建立工频电弧的可能性即建弧率有关，建弧率可用η表示：

η＝建立稳定工频电弧的次数 总的冲击闪络次数

建弧率的大小，主要与工频电压作用下弧道平均场强的大小有关，也和冲击闪络是发生在工频电压的哪一部分以及弧道的去游离情况有关，如果恰好在ｕ＝０发生雷击，之后就不会产生工频电弧，根据实验及运行经验，η主要与Ｅ有关，且可按下式计算：

η＝（４．５Ｅ０．７５－１４）×１０－２

式中：Ｅ——绝缘子串的平均运行电压梯度（千伏有效值/米）。

②雷击跳闸率

一条线路的雷击跳闸次数与线路长度、雷电日的多少以及防雷措施的好坏有关，为了分析比较两条线路防雷措施的好坏，引入雷击跳闸率ｎ的概念：每百公里线路、４０雷电日，由于雷击引起的开断数（重合成功也算一次），称为该线路的雷击跳闸率，简称跳闸率，跳闸率是衡量线路防雷性能好坏的综合指标，它可定性地用下式表示：

ｎ＝Ｎ×Ｐ１×η

　　式中，Ｎ—线路上的总落雷数；

　　Ｐ１—雷电流幅值等于或大于耐雷水平的概念；

　　η—建弧率；

ＮＰ１—表示会引起闪络的雷击数，所以，ＮＰ１η表示会引出开关跳闸的雷击次数，即跳闸率。

２．３ 线路防雷的基本任务及措施

线路防雷的基本任务是采用技术上与经济上合理的措施，将雷击事故减少到可以接受的程度，以保证供电的可靠性与经济性。为此，一般设有四道防线：

（１）不绕击——用避雷线或改用电缆等措施，尽量使雷不绕击到导线上；

（２）绝缘子不闪络——用改善接地或加强绝缘等措施，使避雷线或杆塔受雷击后，绝缘子不闪络；

（３）不建立稳定工频电弧——即使绝缘子串闪络，也要它尽量不转变为稳定的工频电弧，开关不跳闸。为此应减少绝缘子的工频电场强度或者电网中性点采用不接地或经消弧圈地的方式。这样可使由雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除，不致引起相间短路和跳闸。

因此，在送电线路防雷中，允许有一小部分雷击引起线路绝缘子闪络，然后用减少建弧率以及自动重合闸的办法，把雷害引起的停电事故数减少到可以接受的程度。

３ 对绝缘导线防止雷击断线和雷击跳闸的研究成果

３．１　绝缘导线雷击断线的机理分析

以前采用裸露导线时，当受到雷击后（包括直接雷和感应雷），会引起线路闪络。此时，工频续流引起的电弧由于受到电磁力的作用，使电弧向导线落雷点的两侧迅速流动，雷电流经过开关、变压器等设备处的避雷器迅速流入大地，或在工频电流烧断导线之前，引起跳闸，因而很少发生断线事故。

但是，当绝缘导线遭受雷击时，情况就完全不同，雷电过电压引起绝缘子闪络，并击穿导线的绝缘层。而击穿点附近的绝缘物，阻碍了电弧沿着导线表面向两侧移动。因而，电弧只能在击穿点燃烧。高达数千安培的工频电弧电流集中在绝缘击穿点上，并在断路器跳闸之前很快就把导线熔断。

３．２ 防止绝缘导线雷击断线和雷击跳闸的防治措施

对防止绝缘导线雷击断线进行了许多实验研究工作，介绍防止措施的资料是很多的，归纳起来可以总结出以下一些主要措施。

（１）架设架空避雷线

利用架空避雷线的屏蔽作用来保护输电线路，是一种传统的有效方法。该方法的效果较好，而且可以免除维护，但其缺点为：ａ）投资成本较高；ｂ）防止绕击的效果较差，易使线遭受反击。

（２）安装氧化锌避雷器

采用氧化锌避雷器可以有效地截断工频续流，限制雷过电压和配电线路的感应过电压。其缺点是：1）保护范围小；2）全线装设的投资成本较大（但人行道，大门口等地域根据有关规定不允许全线装设）；3）必须剥开绝缘层，导致线芯浸水，有可能使导线内部的线芯受腐蚀；4）避雷器阀片长期承受工频电压，容易老化。

（３）安装线路过电压 保护器

这种线路过电压保护器相当于带有外间隙的氧化锌避雷器。安装时，绝缘层无需剥开，在运行中，平时是不承受运行制约的，因而使用寿命较长，也可免维护。其缺点是它仅能防护雷电过电压。

（４）采用长闪络避雷器（ＬＦＡ）

研究表明，对于中性点非直接接地的配电系统，当线路的工作电压与闪络路径长度的比值（即电场强度Ｅ，Ｅ＝Ｕｐｈ/Ｌ）减小时，由雷电闪络发展为工频续流的可能性将大为减小。利用上述的思想，俄罗斯学者提出了采用长闪络避雷器，解决配电线路绝缘导线的雷击断线问题。

（５）加局部绝缘层的厚度

从许多绝缘导线遭雷击后断线的事故调研，发现了一个十分明显的规律：断线的部位，几乎全部都处于离开绝缘子（１００~３００）ｍｍ范围之内，如果在局部范围内增加绝缘厚度，也可以防止击穿。但是，这个方法在实际工作中不太容易实现。因而，该方法不为人们所采用。

４ 绝缘配网综合防雷措施研究

通过分析对比研究出绝缘配网的综合防雷措施，通过对几家单位进行整改运用，已取得了良好效果。现对其综合防雷措施介绍如下：

4.1 ＦＥＧ－１２/５型防雷支柱绝缘子（穿刺式/非穿刺式）

上述介绍的各项措施都能在一定程度上防止雷击跳闸和减少雷击断线事故，但不能从根本上避免雷击断线事故。

ＦＥＧ型防雷支柱绝缘子是新型组合式结构的二合一防雷支柱绝缘子，其绝缘子有很好的绝缘性能和防污秽水平，可适用于１０kＶ架空电力线路中绝缘和支持导线用，而且还具有防止１０kＶ架空绝缘导线雷击断线的保护功能。该产品还具有穿刺通电功能，安装施工极为方便可靠，不需剥开绝缘层既可避免线芯进水和腐蚀，同时也极大减轻了操作人员的劳动强度。由于把支柱绝缘子和防弧金具合二为一，不受环网供电负荷侧（背离电源侧）影响，使线路简洁美观，极大地降低了造价。该产品性能可靠，投资少，收效大，为电力部门防止架空绝缘导线雷击断线提供了一条经济有效的途径本产品分穿刺式和非穿刺式剥除绝缘层二种，其主要由绝缘 护罩、夹线铝合金金具、复合绝缘子、引弧棒、下钢脚等组成。

（2）独立避雷针线相结合

现在大部分供电变电站，运用的都是避雷针进行保护的方法，实际上避雷针是引雷针，这样由于针和变电站设备使用公用地网，当避雷针接闪时，强大的雷电流迅速的泄入大地，造成地网高电位，容易造成反击。而当采用独立避雷针时，大电流会通过大地进行分压，加之配于避雷线，这样更能有效对设备进行直接雷击的防护。

（3）安装线路过压保护器

在线路进入建筑物端安装带有空气间隙的氧化锌避雷器，防止高电压波通过电力线路进入建筑物内配电设备；在线路中变压器室端安装长闪络避雷器（ＬＦＡ），以防止配电线路绝缘导线的雷击断线问题发生。

（4）采用架空避雷线加等电位连接器

架空电力线缆在传输电力能源的时候，往往杆塔之间的距离很远，也处于比较偏僻的地方，这样遭受雷击的可能性就比较高。为此，采用架空避雷线的方法对其进行保护是最经济适用的，在杆塔连接处应采用等电位连接器使其与杆塔相连接，这样在接收雷击产生高电压时可以迅速导通泄放入大地，而平时又使其与杆塔处于绝缘状态，能更好地保护电缆线路。