玉树 防止架空绝缘电缆雷击断线的实用技术

城市配电网络大量采用架空绝缘电缆线路，全国关于运行中的线路发生雷击断线和绝缘子击穿事故的统计数量呈急剧上升趋势。试验研究和实际事故原因分析证实：架空绝缘电缆线路雷电过电压闪络时，瞬间电弧电流很大但时间很短，仅在架空绝缘电缆绝缘层上形成击穿孔，不会烧断导线。但是，当雷电过电压闪络，特别是在两相或三相（不一定是在同一电杆上）之间闪络而形成金属性短路通道，引起数千安培工频续流，电弧能量将骤增。此时，由于架空绝缘电缆绝缘层阻碍电弧在其表面滑移，高温弧根被固定在绝缘层的击穿点而在断路器动作之前烧断导线。

对于裸导线，电弧在电磁力的作用下，高温弧根沿导线表面滑移，并在工频续流烧断导线或损坏绝缘子之前引起断路器动作，切断电弧。因此，裸导线的断线故障率明显低于架空绝缘电缆。

国家电力公司发输电输[2001] 7号文件《城市电网架空绝缘导线应用研讨会纪要》中特别指出：宜使用架空绝缘线路过电压保护器来防止架空绝缘电缆雷击断线事故。 

限流元件用于截断工频续流，因而必须认真考虑在工频过电压下流过限流元件的电流。对于10kV系统，工频过电压一般不超过1.1√3p.u.。我们把10kV系统用的保护器额定电压定为12.7kV，限流元件直流1mA参考电压应大于18kV。这样在13.2kV工频过电压作用下，如果忽略串联间隙对于工频续流的影响，理论上流过避雷器的工频续流为0.1A，计算结果表明限流元件完全能够很好地切断工频续流。由于串联间隙对小电流具有很好的切断作用，因而流过限流元件的工频续流必然大大的低于0.1A。

按照DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》推荐，我国一般地区雷电流幅值超过I的概率为P=10（-I/88）。雷电流可能达到的幅值与地域、时间跨度相关。从产品的雷击损坏事故来看，地域范围并不重要，可以忽略不计；至于时间跨度，应该考虑产品预期寿命周期，20年是一个大家可以接受的时间。按DL/T 620-1997的推荐，对于雷暴日Td=40的地区，每100km、每年的雷击次数NL=0.28×4h(h为架空线的平均高度，m，10kV线路h=10m)，则雷电流幅值超过I的雷击次数N1=1.12h×10（-I/88），时间跨度20年、每100km的雷击次数为N2=224×10（-I/88），以基杆间距为50m计算，则每基杆、20年的时间跨度雷电过电压超过U的次数为N=0.112×10（-I/88）。由此可以计算，10000基杆、20年的时间内，雷电流超过200kA的次数为6次，考虑到配电线路一般位于市区，周围有高大的建筑物和树木的屏蔽作用，可能的雷击次数一定大大小于6次，但从严考虑仍以6次计。 

虽然感应雷电流幅值为200kA，但流过保护器的雷电流极少，按规程选择接地电阻30Ω，使用EMTP暂态计算程序，模拟计算结果为流过保护器的雷电流幅值不超过16kA。我们选用D3阀片，它能承受2次65kA的大电流冲击，若设计目标仅考虑200kA及以下的安全性，那么每基杆都安装保护器、20年内，保护器的雷击损坏率约为6/10000，其安全裕度是很大的。若每间隔一基杆安装一组保护器，则保护器的雷击损坏率为1.2‰。而每间隔四基杆安装一组保护器，则保护器的雷击损坏率为2.4‰。为保证保护器的安全运行，因而建议对人口密集地区或雷电易击区，每基杆安装一组保护器，这样20年内雷击损坏率为6/10000，而对于一般地区，则每隔3-5基杆安装一组保护器，则20年内雷击损坏率约为3‰。