谈10kV绝缘架空线路避雷线保护角的选择

郑帅

摘  要：现代化的生活已经离不开电力能源的支撑，目前在我国电网中，10kV配电线路被广泛应用，然而其绝缘效果较差、易受雷击而无法正常供电。该文主要针对10kV绝缘架空线路避雷线保护角进行探究，对绝缘架空线的特点进行论述，并针对避雷线保护角的选择展开了详细分析，得出保护角选取的最佳方案，以便为今后线路铺设、改造人员提供数据支持。

关键词：10kV  绝缘架空线路  避雷线  保护角

中图分类号：TM72    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（b）-0031-02

在现代化建设不断发展的过程中，10kV配电线路被广泛运用，由雷雨天而导致的雷击断线现象也逐年增多。如何有效解决配电线路问题，做好线路防雷保护工作，是当前电力配送人员所应急需考量的事。在10kV绝缘架空线路中安装避雷线保护角，可以有效防止在雷雨天气中，因雷电过电压闪络而造成的线路中因电流过大，烧断电线的现象发生。

1  绝缘架空线特点

绝缘架空线相比于传统的裸露导线，具备更好的绝缘性能，借助于导线外皮的绝缘材料，使导线能够有效地与外界环境相隔离，提升配电线路供电的稳定性。绝缘架空线的绝缘外皮颜色多种多样，可以使其视觉上看起来更为美观，并且全新的绝缘导线可以有效防止因树枝搭接而造成短路现象的发生，令城市绿化人员可以对树木更好地修剪，保证整个城市的绿化与美观并存。全新的绝缘架空线可以有效降低非电力人员因误触而引发的电击事故发生频率，提升社会生活的安全性。此外，这种全新的导线与传统导线相比，因绝缘外皮具备良好的导热、散热性能，加大了导线的散热面积，提升了单线路段的载流上限及电力输送的效率[1]。

然而绝缘导线在使用过程中，若是架设线路的方法不规范而导致导线的绝缘外皮与导线间有水分渗透进去。在进行供电过程中，渗透进去的环境污水因多具有酸性，就会在电的作用下而发生电解作用，加快对金属导线的侵蚀速率，加速电线的老化，甚至会使其产生鼓凸或发生导线断裂现象，极大地影响了导线的使用寿命。

2  避雷线保护角的选择分析

2.1 确立分析前的约束条件

避雷线的架设主要是为了防止导线因雷击而出现线路跳闸或断线现象发生，为了使这一工作顺利进行就应该遵守相应的工程技术规范原则，除此之外，进行保护角选择工作之前还应确立一定的数据分析约束条件。在开展分析工作前，应先查阅相关资料搜集相关的配电线路设计方法，并借助于资料中的各类公式与实际数据，计算出避雷线的保护范围、保护角与雷电绕击率间的关系，线路的耦合系数、保护避雷线的档距中央并对线路架设过程中的多种应力进行分析，以保证工作顺利进行[2]。

例如：某地在确立约束条件时，首先，对国家出台的配电线路架设规范标准文件进行查阅，保证导线的最低处与地面间距应不小于6.5m，结合当地的配电线路架设情况，档距约在50m，弧锤距离约在1.3m，即线路杆体的总高度应该在7.8m以上，根据相关计算公式可以得出，保护角α的角度应在10°以上。其次，应结合实际情况将避雷线的保护范围进行确定，随后根据保护角与雷电绕击率之间的关系将保护角的取值范围进行进一步确立，根据当地的地理环境保护角α的取值范围应该不大于25。再次，还应有效保护较易受雷击的避雷线档距中央，使其与导线间气隙满足下述公式：

其中l为档距，由此可以结合当地的实际情况，进一步推算出避雷线的保护角α应在25.9°范围以内。最后，结合10kV相关施工建设规程，对实际地点的应力情况进行分析，可得：在常温无风情况下，该处的导线最低点应力为84.79N/mm2，避雷线的最低点应力为380.4N/mm2。因此，避雷线的架设高度应在2.59m以下，经计算就可得出保护角α的取值应该大于17.2。

2.2 对避雷线的防雷效果测评

在开展防雷效果测评前，应对配电线路架设区域的雷电产生次数进行统计，通过查询该地往年的相关气象数据，将该地区近些年的雷电产生次数记录下来。为了方便后续对线路防雷效果的评价，在对该地区历年的雷电次数统计过后，应该经计算取均值。还应查询相关资料，将地区的雷电击杆率进行明确。

分析导线跳闸与烧断原理，其是因为雷电的电压较大，导致线路中出现高压闪络现象，产生外放电弧，进而影响配电线路的正常运行。因此，在数据提取完成后，应对地区的线路建弧率进行计算。其估算公式为：

其中E表示线路中绝缘子串的平均工作电压梯度，其单位是kV/m，通过结合其余相关公式对该地的线路进行计算可得，线路的建弧率约为0.36。

最后，为了能够更为直观地看到绝缘架空线路避雷线保护角安装后的防雷效果，还应对线路的雷击跳闸率进行计算。通过对线路耐雷水平概率、击杆率、绕击率、耦合系数等数据的分析可以得到绝缘导线的耐雷水平。进而可以得到，若不发生避雷线档距中央被雷电击中的现象时，其雷击跳闸率为：

2.3 避雷线保护角选择

在确定绝缘架空线路避雷线保护角时，应该参照实际地点的10kV配电线路特点，并依据测评计算得出的雷击跳闸率进行相关工作，找寻出一种满足相关约束条件的避雷线保护角架设方案[3]。

在10kV配電线路的架设过程中，当避雷线的保护角增大时，相应的耦合系数也会提升，线路的耐雷水平也会有所增加。但是，随之而来的，雷电绕击率也会提升，导致绝缘导线更易遭受雷击。因此，确立保护角角度时，应该在调控雷电绕击率的基础上，尽可能地增加其角度，以达到更好的耐雷击效果。由上述计算可得17.5<α≤25，因此在满足相关施工建筑规定及约束条件的基础上，将该地区的避雷线保护角定为25°的设计方案可以最大程度提升10kV配电线路的防雷效果。

2.4 绝缘导线防雷措施

随着科学技术的发展，配电线路的防雷措施也被不断改进，目前10kV配电线路上的高效防雷已经可以借助于氧化锌避雷器来完成，以免人们正常用电受到影响。在雷雨天气时，云层间会发生放电现象，极强的电流极易击中配电线路，导致线路跳闸或导线断裂，而避雷针的安装可以实现高效分流的效果，降低雷击对配电线路的影响。

例如：某配电区域通过安装避雷针使该地区线路发生雷击现象时，能够将一部分高压电流借助于杆塔直接传入地下被大地吸收;而另一部分无法被杆塔所承载的电流则借助于氧化锌避雷针来实现分流，传导入大地被其接收，盡最大程度避免了配电线路被损毁。并且，在加装氧化锌避雷针后，可以在雷雨天气中，保障线路中的电流处于持续稳定的状态，不会因电流波动剧烈而产生电流峰值，对线路的雷击事故起到较好的预防作用。

若是施工资金充足可选择在每个电线杆塔顶端都加装避雷针，以提升防雷效果;若是施工项目资金有限，则应该在雷击多发路段紧密安装避雷针，并在其余线路段上稀疏安装，以尽可能达到更好的防雷效果。此外，为了提升避雷针的功效，在进行避雷针导线接地时，应该尽量选择接地电阻较小的接入点，以保证雷击电流可以顺利导入大地，提升防雷效果。并在使用的过程中，加强对相关设备的监管工作，保证其能够正常运行，一旦发现设备出现故障应该及时进行检修，保障配电线路的安全供电。

3  结语

综上所述，10kV配电线路已经被广泛应用于我国的供电线路中，为提升整体的供电效果，对其避雷线保护角的防雷效果进行研究具有至关重要的意义。在分析避雷线保护角选择时，应该确立相应的约束条件，并对方案的防雷效果进行测评，以便依据于此找寻出最佳的保护角角度，最后还应该对防雷措施进行探讨，以便进一步提升线路的防雷效果，促进我国电力企业发展速率。

参考文献

[1] 张静，金明，程云国，等.10kV绝缘架空线路避雷线的保护角选择[J].电瓷避雷器，2019（2）：84-89.

[2] 佚名.国网山东省电力公司完成世界首台35kV架空线路绝缘包覆机器人现场首试[J].电力信息与通信技术，2016，14（11）：67.

[3] 熊国平.10kV绝缘架空线路的防雷问题研究[J].科技展望，2015，25（10）：120.