配电网线路防雷技术介绍|全球百事通

配电网因雷击引起的典型故障特性

1、绝缘子闪络后损坏

2、绝缘导线雷击断线

3、台区避雷器损坏率过高（＞7‰）

(资料图片)

4、配电变压器雷击烧毁

5、裸导线雷击断线

6、配设备（电缆头、、断路器、分段开关）雷击损坏

绝缘子的特性

绝缘和避雷器损坏图

绝缘损坏图

雷击导致广州从化吕田站F7狮象分线#35杆

绝缘导线雷击断线的机理分析

以前采用裸导线时，当受到雷击后，会引起线路闪络时，工频续流引起的电弧由于受到电磁力的作用，使电弧向迅速流动，着弧点弧根是流动的，不容易形成局部高温，一般不断线。

但是，雷电绝缘导线时或雷击绝缘子时，绝缘导线绝缘层被针孔击穿。着弧点被锁定在击穿点上，电弧形成2000-6000摄氏度的高温将导线熔断。

2009年广西地区的断线事故

目前线路防雷的基本任务及措施

线路防雷四道防线：

一、屏蔽（堵）：避雷线、避雷针、改用电缆等措施，不绕击不直击导线；

二、绝缘子不闪络（堵）：加强绝缘、改善接地等措施，使避雷器；

三、闪烙转移（疏）：即使绝缘子闪络也要它尽量不转变为稳定的工频电弧，提高电弧熄灭可靠性、改变弧道、转移破坏点、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。

四、不停电：这是最后一道防线，即使开关跳闸也不中断电力供应。为此，可采用自动重合闸或双回路，环网供电等措施。

架空地线

空旷地区同杆架设架空地线对配电架空绝缘线路进行屏蔽保护，架空线上的感应电压将降低(1-k)倍，k为避雷线与导线之间的耦合系数乘以冲击系数。逢雷必中的地方可以考虑安装。

缺点：需要隔基接地处理，投资成本大；雷击架空避雷线后容易造成反击闪络；定位高度较低时雷电先导容易产生绕击闪络。无法改变线路的绝缘陡度。

加强线路绝缘

空当配电线路绝缘老化严重时可考虑使用玻璃绝缘串，瓷横担，长爬距的复合绝缘子；使用绝缘导线、绝缘横担、绝缘杆塔等。目的是为了降低绝缘子闪络时的建弧率。

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，全线装设的投资成本较大（必须接地）；

2、避雷器阀片长期承受工频电压，容易老化；

3、高土壤电阻率地区接地电阻难以达标；

4、绝缘导线必须剥开绝缘层，会导致线芯老化。

安装摘挂式避雷器

主要解决氧化锌避雷器了不停地检修问题。其缺点是：

1、保护范围小，全线装设的投资成本较大（必须接地）；

2、避雷器阀片长期承受工频电压，容易老化；

3、高土壤电阻率地区接地电阻难以达标；

4、引线太长时保护水平降低，最好只做台区保护。

5、技术参差不齐，不同厂家配件不能互换。

传统结构的可摘挂式避雷器

1、接地端高压端干弧距离小，安装卡夹在复合外套上，容易老化和破碎。

2、跌落式熔断简单改造，结构过于冗余，感抗大，保护水平被降低；

3、脱离器塑胶外壳外置容易老化，引起拒动和误动；

4、故障时不能自跌落。

自弹射可拆卸式避雷器

1、不锈钢全新设计，无冗余结构，耐腐蚀、耐污秽、安装简便；

2、脱离器与避雷器集成一体，耐气候老化、免污秽电流误动干扰；

3、定向射出，脱离故障动作方向顺着避雷器脱扣方向，动作可靠。

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，在运行中，平时是不承受运行电压的，因而使用寿命较长，基本免维护。减少跳闸次数明显。

缺点是：被动防雷，在防止绝缘导线断线时，绝缘缺陷时才开始作用；氧化锌损坏后无法识别。

2011年-2014年佛山地区共运行1万只左右，运行三年后过电压保护器损坏27%左右，但难以检测。期待加上故障识别功能。

佛山地区安装过电压保护器

限流型保护器

所谓限流型的过电压保护器，主要二种，一种是氧化锌磁片的外间隙避雷器；还有一种是气体放电管加外间隙避雷器；氧化锌的那种能够无续流和无漏流，但氧化锌老化后难以检测。期待以后加上故障识别功能。气放管类型的无漏流但有续流，不接地时容易烧毁。

佛山地区安装过电压保护器

使用老式羊角金具

用老式羊角金具是第一代防雷金具。许多老线路上采用此产品效果中等，安装方便，造价相对低。

缺点：

1、放电高压电极离线太近，电弧有时候有会引起断线和断股；

2、需加装接地电极片，安装费用增加和线路不简洁，引起鸟类短路故障等。

3、绝缘导线应用时，有些产品穿刺部分连同金具部分为一次浇铸成形，齿根如同刀状易损伤线芯。

角型保护间隙（老式羊角线夹）

保护金具羊角型线夹

新型防弧线夹（穿刺式/非穿刺式）

1、引弧棒和线夹座装配连接成一体，当雷击发生时，引弧棒和绝缘子（或横担）金属件之间放电，将过去的绝缘子沿面闪络破坏转移到引弧棒上烧灼，从而保护绝缘子和导线不受损伤。

2、穿刺式防弧线夹具有穿刺式的刺齿构造，安装施工方便，不需剥除绝缘导线绝缘层，不需加装地级片，避免线芯腐蚀，也减轻安装人员劳动强度（30 分钟安装一基杆）。

缺点：一定要安装在负荷侧，双向供电时最好两侧

安装；

安装防雷支柱绝缘子、防雷耐张绝缘子

防雷支柱绝缘子防弧线夹与绝缘子二合一绝缘子。穿刺式的防雷支柱绝缘子不需剥开绝缘层，大大减轻安装人员的劳动强度。由于把支柱绝缘子；更使线路简洁美观并极大地降低了造价。陶瓷的和硅橡胶复合绝缘子根据客户需要任意挑选；防雷耐张绝缘子防弧间隙与绝缘子二合一绝缘子。能承受70KN负荷拉力，绝缘导线应用是可将验电环合并。

代表：复合/陶瓷防雷支柱、复合防雷耐张、复合防雷横担。

故障脱离识别防雷绝缘子

热爆脱离器 + 绝缘子 + 氧化锌避雷器三合一

1、高压在上面。非线性钳位元件和钳位金属环平时是不带电的，耐老化。

2、绝缘子内的避雷器老化严重时故障脱扣环自行弹落。

3、故障脱离的绝缘子只能相当普通绝缘子用，当有停电计划时再更换。

定向热爆脱离器

脱离器为避雷器的一种附加装置，通常与避雷器串联(接在高压侧或接地侧)使用。当避雷器正常运行时，承受各种机械力、电动力;通过瞬态电流，泄放过电压能量时，脱离器应能承受，不会动作。当避雷器有故障时，脱离器应迅速动作，将与避雷器联接的高压线或接地线断开，使避雷器退出运行。可防止因避雷器故障造成电网接地而送不出电。可减少避雷器年度停电检修预试。脱离器动作后有明显的断开标识，便于迅速发现故障点，大大方便了维护工作。

1、外壳的耐气候性能差，容易老化，脱离器内的瓷芯与外壳内壁出现碳化，形成电流旁路产生拒动；

2、塑胶材料外壳尚不能满足高压避雷器的抗拉抗扭的要求。

3、密封破坏后在雷电流通过脱离器泄放过电压能量时水会瞬间汽化，从而产生水锤效应，便脱离器脱落产生误动。

1、金属外壳可防止龟裂；

2、抗拉抗扭的机械强度更高;

3、脱离动作时定向弹射，有利于高压避雷器的故障灭弧。

可调式过电压保护

1、采用球型电极主要是因为球型电极之间的电场为稍不均匀电场，相对于目前采用的棒板间隙放电分散性小，雷电冲击放电电压较稳定。

2、主要用于台区的进行保护和变电站的出线段或电缆与架空线路过渡；

3、间隙采用可调方式主要是考虑线路绝缘子的特性，可以根据需要的参数调整。

4、与氧化锌避雷器可达到能量配合和绝缘配合；灵活运用可以做变电出线、台区进行、电缆头过渡等保护。做接地引下线时它是一个大通流空气间隙避雷器；不接地时它是一套防弧金具（保护绝缘子和防止雷击断线）。

可调式球间隙安装示意图

总结

1、配网防雷的主题是线路中间段保护和设备保护，中间断主要是防绝缘子闪络和防止断线，设备端主要防止设备绝缘击穿；

2、提高绝缘水平使用玻璃串和瓷横担能减少感应雷的闪络，但设备要倍受过电压的困扰。通过加强绝缘、屏蔽是堵的方式；保护间隙、防雷绝缘子、防雷线夹是采用“疏导”方式；“堵和疏” 相结合的防雷措施的更能有效地减少雷击闪络概率，避免雷击断线发生。

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