毛先胤，彭 赤，黄 良，吕乾勇，张 伟，蔡 力

(1.贵州电网有限责任公司电力科学研究院，贵州 贵阳 550000；2.武汉大学 电气工程学院，湖北 武汉 430072)

0 引 言

雷电现象在我国广泛分布，有些地区甚至频繁发生[1]。对于雷电现象人们虽然已经有了很多了解，但由于雷电所具有的功率巨大、数量大、种类多、随机性大、地区分布不均匀、发展过程极快等特征，人类尚不能完全解释其机理、掌握其普遍规律，因此对于雷电打在输配电线路上这种现象无法完全避免，高压以及超高压输电线路距离长、运行范围大，导地线发生断股不易发现，地线发生断股散丝极易扩大、引起对地短路，导线发生断股损失机械强度，一旦发生断线，容易引起多塔连锁事故，对电网运行影响极大。

目前关于雷电对电网线路影响的研究主要集中在雷击光纤复合地线(OPGW)以及雷击绝缘线路上[2-10]，主要分析雷击导致OPGW和绝缘线路断线的机理以及一些预防措施的提出，针对输电架空线路导线雷击的断线断股问题研究较少。

本文通过对输电线路的常用导线进行选型，根据选型的架空导线，研究钢芯铝绞线铝线单根截面积、钢芯铝绞线总的截面积以及雷电流C分量大小对导线烧蚀特性的影响，通过比较导线烧蚀损伤面积、断线断股的情况来比较导线烧蚀情况。为输电线路架空导线防雷选型提供依据。

1 试验安排

由于输电线路导线型号繁杂，因此需要选取一些常用的有代表性的型号进行试验，为架空输电线路防雷提供参考， 根据钢芯铝绞线参数，再综合考虑国家电网以及南方电网输110 kV～500 kV输电线路工程典型设计[11-13]中经常选择的导线型号，本文选取较有代表性的且常用的JL/G1A-240/30、JL/G1A-300/25，这两种型号导线作为实验样品，表1所示为选用导线型号具体参数。

本试验参照标准DLT 832-2003 光纤复合架空地线中附录F雷击试验[14]，用以研究钢芯铝绞线承受规定雷电冲击时的烧蚀特性。本实验雷击试验装置布置如图1所示，实验装置左右两端为固定导线的夹具，实验时将试样导线固定夹紧后，在导线左端接上拉力计，然后通过摇杆对试样导线施加拉力，在拉力计读取到所需拉力后即停止，记下拉力值后，取下拉力计，然后就可以准备进行雷击试验. 本雷击试验在一段长度不小于5 m的钢芯铝绞线试样中点上进行试验。施加在钢芯铝绞线试样上的拉力为钢芯铝绞线额定拉断力的15%。

表1 输电线路架空导线常用钢芯铝绞线型号与参数整理

试验导线每种试样分别在50 C、100 C、150 C、200 C四种雷电流C分量下进行三次试验，将每种导线分成4组12份，将导线分别标上标号，如C50-1表示C分量50C雷击第一次实验试样，依此类推。每种导线共需进行12次雷击试验，所有导线共计进行24次雷击试验。

图1 雷击试验装置布置图

2 输电架空导线试验结果

2.1 导线JL/G1A-240/30烧蚀情况

作用在导线上拉力为该型号额定拉断力的15%，由表1知其额定拉断力为75.6 kN，则导线试验所加拉力计算值为N=10.8 kN。图2为该导线在50C、100C、150C、200C 4种不同电荷量下导线烧蚀情况和为对应电流波形图。

将型号JL/G1A-240/30的所有雷电流C分量试验结果整理在表2中，排除试验可能的误差情况下，从表中可以看出导线JL/G1A-240/30在4种不同库伦量雷电流烧蚀作用下均未出现明显断线断股现象。由图2导线表面烧蚀状况也可以看出，当雷电流库伦量较小时烧蚀部位的导线表面呈现发黑，但导线的绞线完好，无明显熔化现象；当雷电流库伦量加大到150 C、200 C时导线烧蚀表面可看到明显熔化现象，但却没有熔断。

图2 导线JL/G1A-240/30雷电流烧蚀情况及雷电流波形图

表2 型号240/30雷电流C分量雷击试验情况统计

2.2 导线JL/G1A-300/25烧蚀情况

作用在导线上拉力为该型号额定拉断力的15%，由表1可知其额定拉断力为83.4 kN，则导线试验所加拉力计算值为N=12.5 kN。图3为该导线在不同电荷量下导线烧蚀情况和对应电流波形图。将型号300/25的所有雷电流C分量试验结果整理在表3中，排除试验可能的误差情况下，从表中可以看出导线300/25在150 C雷电流烧蚀下开始出现断股，在200C雷电流烧蚀作用下平均断股数为2根，在50 C、100 C雷电流下表现良好。

对比导线JL/G1A-240/30烧蚀情况，可以明显看出，尽管导线JL/G1A-300/25截面积较大，但是由于该导线股数增多，导致导线单股直径(2.85 mm)小于导线JL/G1A-240/30单股直径(3.42 mm)，因此在相同雷电流转移电荷量作用下，导线JL/G1A-300/25雷电流烧蚀情况要严重。

3 结 论

(1)两种常用的JL/G1A-240/30、JL/G1A-300/25架空输电线路导线都表现出良好的耐雷电流烧蚀能力，100 C及以下雷电流作用下，2种规格导线都不会出现断线断股现象，最大200C雷电流作用下，JL/G1A-300/25导线平均出现2股断线断股现象，JL/G1A-240/30导线没有出现断股现象，相比而言JL/G1A-240/30导线耐雷性能更好。

(2)输电线路烧蚀特性与钢芯铝绞线的单根铝绞线直径密切相关，单根铝绞线直径越大，导线越不容易发生断股现象。在相同截面积大小的情况下，导线单根铝绞线直径加粗，对于改善导线的耐雷电流烧蚀能力具有显著作用。

图3 导线JL/G1A-300/25雷电流烧蚀情况及雷电流波形图

表3 型号300/25雷电流C分量雷击试验情况统计