摘要：本文分析绝缘导线雷击断线机理，介绍研制出的剥线型防弧金具、放电箝位柱式瓷/复合绝缘子、穿刺型防弧金具、穿刺型放电箝位柱式瓷/复合绝缘子、环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器和穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器几种防护产品的结构、特点、应用原则及现场应用情况。
关键词：10kV配电网，防护，措施
1前言
根据绝缘导线雷击断线的机理，可将绝缘导线雷击断线防护措施归纳为“疏导式”和“堵塞式”2种。“疏导式”防护措施允许工频续流起弧，疏导电弧弧根转移到特制的金具上燃烧，保护导线免于烧损；“堵塞式”防护措施阻止工频续流起弧，从根本上排除导线烧损的因素。“疏导式”措施操作简单、投资少，但导线局部裸露，存在密封和绝缘缺陷；“堵塞式”措施防护效果更好，缺点是施工相对复杂，成本较高。
2“堵塞式”防护措施
“堵塞式”防护措施的工作原理是通过加强线路绝缘防止线路发生对地雷电击穿闪络，或者安装线路避雷器，利用避雷器的非线性电阻片释放雷电能量，抑制工频续流起弧，达到保护绝缘导线的目的。研制出的产品包括环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器和穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器，其中穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器获国家实用新型专利。
2.1穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器。
穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器由避雷器本体、高压穿刺电极、绝缘罩和安装金具4部分组成，安装方式如图1所示。高压穿刺电极穿刺接触导线引出高电位，与避雷器本体顶端形成外串联间隙，由于间隙的放电电压比绝缘子的低，雷电冲击放电路径均发生在串联间隙上。
图1穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器安装示意图
该防护产品既利用“堵塞式”的防护思想，通过避雷器本体抑制工频续流起弧，达到保护绝缘导线的目的，又结合了“疏导式”防护思想，即使在避雷器本体损坏的情况下，高压穿刺电极依然能起到防弧金具的作用，疏导工频续流电弧弧根离开导线至自身上燃烧，全面保护导线免于断线。高压穿刺电极须安装到绝缘子负荷侧，距离绝缘子轴线300mm处，根据绝缘子型号确定间隙距离。
2.2环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器。
环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器安装方式如图2所示，由环形电极、避雷器本体及安装金具3部分构成，绝缘导线与环形电极形成外串联间隙
图2环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器安装示意图
雷击闪络发生在电源侧或负荷侧，电极的环形结构均可将放电路径定位在导线与电极之间，以保护绝缘导线免于损坏。该型避雷器在线路正常运行时有空气间隙隔离系统工频电压，避雷器本体两端承受的电压很低，有效延缓了电阻片的老化。缺点是避雷器本体损坏后，导线仍存在一次断线的可能。该避雷器可与P-20、PS15瓷绝缘子和FZB复合绝缘子等多种绝缘子配合使用，根据绝缘子型号的不同，选择相应的环形电极尺寸。
3“疏导式”防护措施
“疏导式”防护措施的工作原理是通过特制的电极与绝缘导线线芯接触引出高电位，定位雷电冲击闪络路径，疏导工频续流电弧弧根离开导线至电极上燃烧，该电极能耐受数次工频电弧的烧灼，保护导线免于损坏。研制出的产品包括剥线型防弧金具、放电箝位柱式瓷/复合绝缘子、穿刺型防弧金具和穿刺型放电箝位柱式瓷/复合绝缘子，其中除剥线型防弧金具获国家实用新型专利以外，其余3种产品均获国家发明专利。
3.1剥线型防弧金具。
剥线型防弧金具本身是一个高压电极，安装在距离绝缘子轴线100~150mm范围内，与绝缘子底端金属件或杆塔铁横担构成雷电冲击放电路径，安装方法如图3所示。
图3剥线型防弧金具安装示意图
剥线型防弧金具结构简单、安装方便，但采用剥线安装方式给绝缘导线带来局部裸露和密封缺陷。使用时，对于辐射形线路，防弧金具应安装在绝缘子的负荷侧；对于环网线路，防弧金具应安装在绝缘子两侧，2个金具之间的导线绝缘层全部剥离，或不全剥离，用双股铝线连接两侧金具。
3.2放电箝位柱式瓷/复合绝缘子。
放电箝位柱式瓷/复合绝缘子由支柱绝缘子、高压电极、绝缘罩3部分构成，高压电极与支柱绝缘子底端金属件或杆塔铁横担形成雷电冲击放电路径，安装方法如图4所示。
图4放电箝位柱式瓷/复合绝缘子安装示意图
放电箝位柱式瓷/复合绝缘子既能起到线路绝缘子的作用，又能疏导工频续流电弧，保护绝缘导线免于雷击断线。安装方式虽采用剥线式，但专门为高压电极设计了绝缘罩，有效解决了绝缘导线局部裸露的缺陷。
3.3穿刺型防弧金具。
针对剥线安装方式存在密封性能不好易于受潮的问题，穿刺型防弧金具将高压电极设计成穿刺结构，通过尖齿刺穿导线绝缘层与线芯紧密接触，引出高电位。金具整体由高压穿刺电极、低压电极和绝缘罩3部分构成，高、低压电极形成雷电冲击放电路径，安装方法如图5所示。其中，高压电极导弧棒包括水平结构和竖直结构2种：水平结构导弧棒适用于导线垂直排列方式，能够引导工频电弧弧腹向导线外侧漂移，避免弧腹垂直向上发展烧损其他相导线；竖直结构导弧棒适用于导线水平排列方式，避免电弧弧腹向相邻导线发展，形成相间电弧。图4中，G1为雷电冲击放电间隙，G2为工频燃弧间隙。雷电冲击闪络后，续流电弧由G1间隙迅速转移到G2上燃烧，使G1间隙两端电极免于烧损，距离维持不变，确保雷电冲击放电电压的稳定性。
图5穿刺型防弧金具安装示意图
高压电极采用穿刺安装方式，与绝缘层挤压紧密，克服了剥线安装方式存在的密封缺陷。绝缘罩的使用有效解决了绝缘导线局部裸露问题。高压穿刺电极须安装在负荷侧，距离绝缘子轴线350mm。
3.4穿刺型放电箝位柱式瓷/复合绝缘子。
穿刺型放电箝位柱式瓷/复合绝缘子由穿刺电极、支柱绝缘子、高压电极、绝缘罩4部分组成，安装方法如图6所示。穿刺电极整体为环氧树脂浇铸成型，对外绝缘，通过内表面金属尖齿穿刺接触导线芯线引出高电位，利用绝缘引线与高压电极相连，雷电冲击放电路径限定在高压电极与支柱绝缘子底端金属件或杆塔铁横担之间。
图6穿刺型放电箝位柱式瓷/复合绝缘子安装示意图
该装置结合了放电箝位柱式瓷/复合绝缘子和穿刺型防弧金具的优点，既具有绝缘子功能，又解决了导线密封性能不好、绝缘局部裸露的问题。穿刺电极可任意安装在电源侧或负荷侧、距离绝缘子轴线100~200mm范围内。
4结论
（1）在靠近变电站电气距离至少1km的出线线路段上，宜采用穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器作为绝缘导线的防雷击断线措施；1km出线线路段外，除采用避雷器以外，还可选择穿刺型防弧金具或放电箝位柱式绝缘子。
（2）防护产品分“疏导式”和“堵塞式”2种，“疏导式”产品包括剥线型防弧金具、放电箝位柱式瓷/复合绝缘子、穿刺型防弧金具和穿刺型放电箝位柱式瓷/复合绝缘子，“堵塞式”产品包括环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器和穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器，2种类型的产品均能有效保护绝缘导线免于雷击断线。
（3）防弧金具、避雷器和放电箝位柱式绝缘子已投入10kV配电网运行，运行情况表明，对绝缘导线雷击断线保护效果良好，可推广应用。
