絕緣

配電網由於其絕緣水平相對較低，易發生雷害，占整個電力系統的 70%～ 80%，造成導線燒斷。特別是近年來，城市配電網線路多採用架空絕緣電纜，雷害造成的斷線事故數量相對增加，必須引起人們的高度重視。研究證實，配電網雷電過電壓閃絡，為電弧放電形式。對於架空絕緣電纜線路，雷電過電壓閃絡電流大，時間短，僅在絕緣層上形成擊穿孔，不會燒斷導線。但雷電閃絡，特別是在兩相或三相(不一定是在同一電桿上) 間閃絡而形成金屬性短路通道引起數kA工頻續流時，電弧能量將驟增。由於架空絕緣電纜絕緣層阻礙電弧在其表面滑移，高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點而在斷路器動作之前燒斷導線。對於裸導線，高溫弧根在電磁力的作用下沿導線表面滑移，並在工頻續流燒斷導線或損壞絕緣子之前引起斷路器動作，切斷電弧，故斷線故障率明顯低於架空絕緣電纜。

城市中的建築物遮蔽使配電線路遭受直接雷擊或繞擊的概率減少，約佔雷害事故的10%。配電線路上90% 以上的雷電過電壓閃絡故障是源自於線路附近發生雷雲對地放電，即感應過電壓，通常採用加裝保護間隙或避雷器等過電壓保護措施。保護間隙將電弧拉長，使電網電壓不能維持電弧燃燒，是一種最簡單的滅弧裝置，其缺陷為：一方面，在中性點不直接接地系統中，一相保護間隙動作時，被切斷的電流為電容電流, 其值較小，在電弧電流過零時間隙介質恢復絕緣強度高於間隙恢複電壓能夠自行滅弧；而兩相或三相發生閃絡，或中性點接地情況下，有工頻續流流過，介質恢復強度低於間隙恢複電壓，電弧重燃, 須藉助於自動重合閘配合切斷電弧，或引起斷路器動作；另一方面，間隙電壓擾動將影響電力質量，特別是間隙放電時，引起很陡的截波，嚴重威脅如變壓器類有繞組的電氣設備，因此，保護間隙的方法逐步被淘汰。

20 kV 作為一種新型的配電電壓等級，在提高輸送能力，滿足高負荷密度區域供電，降低線路損耗，提高供電半徑，減少通道、站所的土地資源佔用等方面與 10 kV 相比有著顯著的優勢。在20kV試驗線路中，架空線路多採用絕緣架空電纜，很少發生單相接地瞬時故障，故採用經小電阻接地方式（電阻為20Ω，允許通過單相接地短路電流的時間為10s）。

架空電纜有如下優點：①供電可靠性高；②供電安全性能好；③佔地空間通道窄；④施工、維修方便；⑤投資費用經濟合理。但是在架空絕緣電纜線路中，雷電導致架空絕緣電纜出現熔斷故障經常發生。當架空裸導線發生雷電過電壓閃絡時，高溫弧根會受電磁力作用沿導線表面滑移，在工頻續流燒斷導線或損壞絕緣子前引跳斷路器切斷電弧。而在架空絕緣電纜線路附近發生雷雲對地放電時，線路上產生的感應雷電波向兩側桿塔迅速傳播，到達絕緣子附近的絕緣薄弱處，就向鐵塔橫擔放電從而造成雷擊閃絡，在絕緣導線上形成針孔狀的破損。當引起兩相或三相（不一定是在同一桿上）同時閃絡而形成金屬性短路通道，產生數千安培工頻續流，電弧能量將驟增。此時，架空絕緣電纜絕緣層阻礙電弧在其表面滑移，高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點處集中放電，並在斷路器動作之前燒斷電纜。故架空絕緣電纜因雷電引起的故障率明顯高於架空裸導線。通過探討20kV架空絕緣電纜雷電過電壓的特點，尋找合理的防雷措施降低架空絕緣電纜雷電事故，從而提高20kV線路供電可靠性。

20kV架空絕緣電纜線路在採取防雷保護措施時，要做到“四防”，即：防直擊、防閃絡、防建弧、防停電。

在20kV線路直線桿上安裝由防雷柱式絕緣子與互感式避雷器並聯組成的過電壓保護器。直線桿或小角度直線轉角桿根據各地配網運行經驗和條件，在年平均落雷密度低地區（主要根據各地的配網經驗），桿塔水平檔距 60m、垂直檔距 80m、最大檔距 70m 時，每隔1基安裝一組。年平均落雷密度高地區，桿塔最大檔距超過 70m 線路段，需每基安裝一組，做到線路成本和防雷效果的最佳結合。

避雷器是一種限制由輸配電線路傳來的雷電過電壓，或由操作引起的內部過電壓的電氣設備。實質上它是一种放電器，並聯在被保護設備附近線路上。當電壓超過避雷器的啟動電壓時，避雷器立即放電，限制了過電壓，從而保護了其他電氣設備免遭損傷。其作用可吸收雷電放電能量和限制感應過電壓。在20kV線路耐張桿每相導線可加裝普通氧化鋅避雷器，考慮到一部分耐張桿因安裝開關等設備而安裝的避雷器可兼做架空絕緣電纜防雷，可不用安裝，降低線路成本。

屏蔽分流線一般架設於導線下方，可採用普通鋼絞線，其使用截面可根據系統短路接地電流數值確定。

由於20kV線路某些個別地段需採用大跨越高桿塔（如：跨河桿塔），這就增加了桿塔落雷的機會。高塔落雷時，塔頂電位高，感應過電壓大，而且受繞擊的概率也較大。為降低線路跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串片數，加大大跨越檔導線與地線之間的距離，以加強線路絕緣水平。在限定造價比較低、使用時間較短的架空絕緣電纜線路上，可採用剝去直線桿絕緣子兩側架空絕緣電纜（含絕緣子部分）絕緣層的方法，使之局部成為裸導線的, 從而使工頻續流電弧能在剝離部分滑動，而不是固定在某一點燒蝕，但此法會引起水分從剝絕緣離層處侵入，引起絕緣老化，同時導致鋁導線的腐蝕，縮短架空絕緣電纜壽命，不過據國外經驗，腐蝕引起的故障在安裝20年左右才出現。