一、供电部6千伏配电网导线绝缘化状况 1、6千伏配电网导线绝缘化历程 导线绝缘化是我国配电网的发展方向，目前，绝缘化导线已在全国各地得到了广泛的应用。截止目前，铁法矿区所辖406公里6千伏配电线路中，绝缘化程度达到46%。其中，矿井风井、瓦斯泵、水源及居民用电等重要负荷线路，导线全部实现了绝缘化。
2、6千伏配电网绝缘化改造后实际运行效果
通过三年多的绝缘化改造工程实施，它有效解决了矿区线路走廊树木、鸟害、异物、风雨等因素对安全供电的威胁，线路状况得到了不断改善，矿区供电可靠性不断增强。几年来，从逐年减少的抢修次数中，可以看出配电网绝缘化改造带来的效果与好处。我部近年抢修线路接地、短路故障：2007年50次，2008年45次，2009年21次，2010年20次。事故数量呈现逐年下降的趋势，导线绝缘化使得矿区6千伏配电网的安全运行水平有了极大的提升。
二、供电部6千伏绝缘线雷击断线成因
导线绝缘化在铁法矿区配电网改造升级中得到广泛应用，我们也收到了改造带来的成果——线路运行质量有了大幅度的提升。但通过几年来的实际运行，我们也发现绝缘导线遭受雷击容易断线，这是它的薄弱一面，也是一项世界性的难题。由此我们查阅了大量国内外资料，其中日本东京、九州等电力公司的研究资料表明：雷击断线事故约占配电网事故的36.8%，雷击绝缘导线必断。
1、近年来矿区绝缘线发生雷击断线情况
2008年发生雷击断线4起。2009年发生雷击断线4起，特别是2009年10月26日4时30分，供电部所辖小青16号、36号风井负荷双回线路同时遭受雷击，两条线路均发生三相导线断线事故，致使供电中断3小时，造成小青煤矿井下停风、停产，严重影响了矿井的安全生产。
因此，采取切实可行的有效措施，避免绝缘线雷击断线事故，成为矿区实现安全供电急需解决的头等大事。
2、架空绝缘线雷击断线的机理分析
造成绝缘导线雷击断线的主要原因是雷电闪络后的工频续流将绝缘导线烧断。
（1）裸导线：当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线，引起绝缘子闪络时，接续的工频短路电流电弧在电动力的作用下，沿着导线向背离电源方向快速移动，因为在上述过程中，电弧的弧根是可以沿金属导线表面运动的，所以不会集中在某处烧伤导线，引起导线断线的概率较小。
（2）绝缘导线：对于架空绝缘导线，在雷击过电压闪络时，瞬间电弧电流很大但时间非常短，一般为几微秒至几毫秒，因此，只会在绝缘导线的绝缘层上形成击穿孔，不会烧断导线。但是，当雷电过电压闪络，特别是在两相或三相（不一定是在同一杆、塔上）之间闪络而形成金属性短路通道时，会引起数千安培工频续流，电弧能量将骤增，此时，由于架空绝缘导线绝缘层阻碍电弧在其表面滑移，高温弧根被固定在绝缘层的击穿点，工频电弧续流（几千安培）被集中固定在绝缘导线击穿孔处稳定燃烧，直至在断路器动作之前烧断导线。
三、供电部6千伏绝缘线防止雷击断线技术研究
1、6千伏绝缘线防止雷击断线的思路
通过雷击断线的机理分析，我们可以看出，只要遭受雷击，弧根无法漂移，就会发生断线。在实际运行中，我们发现雷击架空绝缘导线引起绝缘层击穿放电的位置，随机分布在距绝缘子中心线两侧200mm范围内，断线的位置就在雷击放电的针孔处。因此，我们认为及时切断雷电流引起的工频续流，以及防止电弧直接烧蚀导线本身，是防止架空绝缘导线雷击断线的根本措施。
当今，架空导线的防雷无非有两大思路，一个是“疏导”，另一个是“堵塞”。“堵塞”就是把线路绝缘等级提高，例如，二十几年前，供电部配电网绝缘子大都采用P-6型，后来逐步更换为P-10型，再后来在绝缘化改造中，应用了P-15型的，在防雷方面起到了一定的作用，但无法从根本上解决雷击断线问题。从雷击原理分析，雷电流建弧是阻挡不住的，引起断线的是雷击过后的工频续流，想办法给工频续流一个通道，让电弧别建立在导线上，让工频续流在我们人为给的一个路径上去燃烧，把雷电“疏导”下去，从而起到保护导线的作用。
2、6千伏绝缘线防止雷击断线技术探索
顺着“堵塞”、“疏导”两大防雷思路，当时我们想到了四种防雷技术：放电箝位绝缘子、防弧金具、防雷支柱绝缘子和带间隙型避雷器。
（1）放电箝位绝缘子
放电箝位绝缘子最初是由日本发明的，它的形式是瓷瓶高压端是一个钢帽，把绝缘导线剥皮后压在钢帽上边，这时钢帽与导线是等电位，上面扣上绝缘罩，下边是柱式绝缘子，再下边又是一个钢帽，下钢帽与横担之间有一块引弧板伸出来，上面的绝缘罩有个喷弧口，和下边的引弧板正好对着。
防雷的原理是，当导线遭受雷击的时候，雷电过电压过来，由于导线与钢帽是等电位的，从理论上讲起弧应该在钢帽上起弧，因为这时钢帽与下边的引弧板距离是最短的，雷电放电通道走最短通路，这时起弧在钢帽上起弧，不在导线上起弧，起弧后，工频续流也走这个通道：从绝缘子上钢帽——引弧板。经过雷击试验，钢帽与引弧板可以经得起大电流的考验，从而起到防止绝缘导线雷击断线的作用。
普通的针式绝缘子，属于可击穿的绝缘子，里面的钢脚到上边瓷的间距非常小，再加上瓷的瑕疵、杂质，就特别易被击穿。而箝位绝缘子是柱式绝缘子，中间部分属于一个实芯瓷，不容易击穿，属不可击穿型的绝缘子，这是箝位绝缘子的好处。经过我们的了解，箝位绝缘子也有它的不足之处，导线与绝缘子固定的部分需要剥皮，压板部位正好是导线的拐点，弧垂最高点，在一些地区的运用中，发生过导线装在箝位绝缘子上，也没有打雷，一段时间后导线断了的事故，而且全是在绝缘子处断的，经过分析，是施工原因，导线在剥离绝缘时线芯受伤，没有用专用工具，还有就是导线绝缘层的偏心度超标，剥离绝缘时，伤及了线芯，再加上此处是弧垂最高点，在风力振动之下导线一直颤动，容易引起的导线疲劳断线。所以，使用箝位绝缘子时，特别要注重绝缘层的剥离工艺。 （2）防弧金具
防弧金具，从理论上讲，它也是给雷电建立一个通道，让电弧不在导线上燃烧，具体是把一个高压穿刺电极固定在导线上，下边也有一块引弧板，保证高压穿刺电极与引弧板距离要小于导线与横担的距离，保证雷电在高压穿刺电极上起弧，后来经过大量的试验，证明起弧、大电流都没有问题，起弧首先在穿刺电极的短角上起，然后在电动力作用下，逐步向长角方向漂移，伴着弧的拉长，达到熄弧的目的，它借鉴了放电间隙的一些成型特点，并通过大量试验改进而成。
防弧金具安装比较简单，不需要更换绝缘子，不需要剥离绝缘层，对线路改造是非常方便的，采用穿刺安装方式，而且厂家把安装力矩都设计好了，施工工艺易于掌握。在安装防弧金具时必须使用力矩扳手，用一个合理的力矩，保证穿刺部分与导线充分接触，并且不能损伤线芯的机械强度，这一点至关重要。另外，交联聚乙烯的绝缘线温度低时硬度会提高，这样对穿刺效果也会有影响，因此，一些电力公司规定0℃以下不进行绝缘导线的施工。
（3）防雷支柱绝缘子
它是新型组合式结构的二合一产品，具有防止架空绝缘导线雷击断线、瓷绝缘子雷击损坏及减少雷击跳闸的保护功能，而且还可用于架空线路的绝缘支撑，代替绝缘子。其防雷原理为：当雷电过电压超过绝缘堵塞一定数值时，在防雷支柱的引弧棒和钢脚之间引起闪络放电，形成短路通道，接续的工频电弧便在放电间隙处燃烧，以保护导线免于烧伤断线的作用。
防雷支柱绝缘子主要由绝缘护罩、夹线铝合金金具、复合绝缘子、引弧棒、和下钢脚等组成。它具有穿刺式的刺齿构造，安装时，不需剥除导线绝缘层，施工比较方便。
2008年，供电部引进试用了FEG型防雷支柱绝缘子。在试用过程中，我们发现该产品也有其弊端。一是穿刺部位正好位于导线支撑点处，在风摆、导线自重等力的作用下，导线在穿刺部位易发生机械损伤断线或疲劳断线。二是该项技术还不够完善，我们安装试用后，发生过雷击断线事故。例如：2009年9月11日，晓明20号线路5#杆A、C相雷击断线，当时5#杆用的就是这种防雷支柱绝缘子。
因此，这种防雷技术后来没有被我们继续推广和采用。
（4）间隙型避雷器
穿刺电极式带间隙避雷器，由穿刺电极、避雷器本体和串联间隙三部分组合而成，主要用于配电绝缘线路，可有效防止雷击引起的绝缘子闪络和断线。
间隙型避雷器优点如下：
①因放电间隙部分的隔离作用，正常情况下，避雷器不承受系统电压，不必考虑其在长期运行电压下的电老化问题，增加了可靠性，减少了维护成本。
②在绝缘导线上加装穿刺电极金具组件，与横担上安装的间隙型避雷器相对应，建立空气间隙，形成雷电放电通道。
③外绝缘采用一次成型复合外套，避雷器重量轻，安装方便。
④采用纯空气间隙，增加了避雷器的可靠性，减少了维护成本。
安装放电箝位绝缘子、防弧金具容易使得放电通道变短，有可能造成矿区配电系统的跳闸或瞬间接地。因此，对于特别重要的地区、重要用户，对电能质量要求比较高的地区，为了避免这种跳闸或瞬间接地，我们认为最好的办法是安装间隙型避雷器，避雷器在雷电过电压时是导通的，把雷电流泄掉，当工频电压过来时达不到它的起动电压，相当于截断工频，不会产生工频续流，不会产生工频电弧。
从实际效果来说，安装间隙型避雷器，肯定好于箝位绝缘子和防弧金具，一是消除了因放电通道变短，线路跳闸或瞬间接地，二是增强了对设备的保护作用。另外，有间隙之后，避雷器正常运行不承受系统电压，避雷器的使用寿命延长，这种装置应该说是目前配电线路比较先进的防雷装置。
四、供电部6千伏绝缘线防止雷击断线技术总体方案
2009年末，供电部采取“走出去，学回来”的办法，选派工程技术人员，先后到北京、天津、山东等多个国家电力企业学习取经，借鉴吸收诸多线路防雷典型经验和成功做法。在分析、比较各地区配电网防雷效果的基础上，我们根据辽北地区雷电灾害特点，并结合配电网系统的实际，将“疏导”、“堵塞”两大防雷理论进行了叠加整合，形成了一套针对铁法矿区6千伏绝缘线防止雷击断线的先进技术。
该方案主要应用了四项防雷技术：
1、采用绝缘材料横担代替原有的铁横担。将直线杆单横担更换为绝缘横担，双横担拆除电源侧金属横担，加装绝缘横担，增强线路相间绝缘水平，有效防止雷击闪络的发生，降低雷击造成的线路跳闸率。
2、将原来老式陶瓷绝缘子更换为FPQ-10T型硅橡胶复合绝缘子。它具有防污闪性能好、重量轻、机械强度高、少维护等优点，解决了原陶瓷绝缘子由于钢脚到上边瓷的间距小，易被雷电击穿的问题，提高了绝缘子的耐雷水平和抗冲击能力，防止雷击线路引起的绝缘子闪络和击穿。
3、逐基杆塔、逐相导线安装穿刺电极式间隙型金属氧化物避雷器。它由穿刺电极、避雷器本体和串联间隙等部分组合而成。选用YH5CX2-10/30K型避雷器，每基杆塔的避雷器均装设接地装置，接地引下线采用25m2镀锌钢绞线，接地体为∮50镀锌钢管，长度2.5m，各连接点使用并沟线夹、螺栓连接紧固，保证雷电流的顺利下泄，从而有效防止雷击引起的绝缘子闪络和断线。
该避雷器直线杆原安装要求为距离绝缘子300±10毫米，但由于矿区配电网采取加装了绝缘横担、铁横担的双横担设置，无法满足这个距离要求。我们会同生产厂家对部分构件进行了多次改进，又通过电科院的多次反复实验，最终确立了适合铁法矿区配电网的间隙型避雷器，它的实际安装距离为距绝缘子中轴线500±10毫米，各项技术指标均达到国内领先水平。
4、安装架空避雷线，防止直击雷。对供电可靠性要求高的矿井风井、瓦斯泵线路全部安装有架空避雷线。做法是采取在原有杆塔上安装加高避雷线头铁的方式，把原线路B相导线头铁拆除，安装∠75×2500避雷线加高头铁，导线头线固定在避雷线头铁下方的小横担上，在避雷线头铁顶端采用三孔连板固定避雷线，避雷线保护角设计20O。直线杆采用单避雷线头铁，紧线段转角杆采用双避雷线头铁，并使用楔型线夹收紧避雷线，转角杆在头铁受力反向增设拉线。
五、供电部6千伏绝缘线防止雷击断线技术取得的效益
1、安全效益
通过与2008年、2009年每年发生的4次雷击断线事故相比较，以及2010年改造与未改造线路的对比，从中我们可以看出，此项绝缘线防止雷击断线技术的应用效果十分明显，实现了当年改造当年见效，安全成效显著，为铁法矿区绝缘线防止雷击断线提供了强有力的技术支持。
2、经济效益
供电部绝缘化改造、防止雷击断线技术的应用，实现经济效益达317.4万元以上。
（1）节省人力、台班、材料支出：7.8万元
（2）减少断线带来的经济损失：269.1万元
以2009年10月26日，小青矿风井雷击断线事故为例，造成当日矿井一个班次的生产中断，影响原煤产量3900吨，折合经济损失3900吨×690元=269.1万元
（3）减少停电造成的电量损失：40.5万元