配電網的雷害預防，一直是電網企業長期研究的課題之一。據統計，浙江近年來雷擊造成的配網故障占全部故障的20％以上。在雷電活動較強的地區，雷擊造成的過電壓，可使絕緣子發生閃絡而引起接地故障，或者破壞避雷器，從而引發跳閘、停電。
浙江諸暨因盆地式“七山一水二分田”的地形，易遭雷害。國網諸暨市供電公司研制出一款一體式防雷絕緣子產品，為配電線路提升“免疫力”。
“這已經是第三代產品了。從最初的1.0到如今的3.0，我們在應用中不斷改進升級，探索更有效的防雷舉措與產品，提升配電網的防雷免疫力，這已成了大家的執念。”國網諸暨市供電公司防雷團隊成員黃建楊說。
避雷器與絕緣子這兩類部件，在電線桿上隨處可見。傳統方式下，二者彼此獨立設計和生產，應用組裝時，安裝工人需要調節間隙距離，配合默契，才能有效起到防雷作用。
山區的10千伏線路容易遭受雷害｜王列剛 攝
大量雷電沖擊和實驗測試表明，以往避雷器和絕緣子放電有一定分散性。二者的間隙距離、避雷器的金具結構等要素，直接影響防雷效果。
比如，間隙距離過小會降低絕緣水平；過大的話，會造成導線上電壓過高，雷電不易被釋放，可能擊穿其他設備。
也就是說，原傳統方式下，10千伏避雷器與絕緣子的安裝工藝要求特別高，其中以二者的間距最為典型，必須恰到好處，太近，一有風吹草動，避雷器就動作，容易損壞避雷器；太遠，遭受雷擊，都擊壞電網設備了，避雷器仍未動作，起不到保護作用。
于是，國網諸暨市供電公司防雷團隊想到將避雷器與絕緣子集成設計的一種解決方案，將高工藝安裝要求的間隙控制直接揉在一起。
“我們通過一體式結構、電壓分布優化控制技術等，固定了間隙距離等參數，提升絕緣子雷電耐受力以及限制雷電放電路徑。”黃建楊介紹，一體式結構更便于安裝，工人原來組裝一套防雷設備需要15分鐘，現在只需花3分鐘擰上三顆螺母即可。
安裝一體式防雷絕緣子｜周金邢 攝
這種一體式絕緣子集避雷器、絕緣子功能于一身，在防雷性能、安裝運維、智能監測三方面有顯著提升。
截至2021年底，一體式防雷絕緣子累計應用6萬余只。在一體式避雷器安裝應用范圍內，因雷擊造成的線路停電，從之前的年均423條次下降至12條次。
防雷功能大幅度提升，接下來要解決的，是如何最大限度地保障避雷器實時正常工作。由于雷擊電流大、時間短，雷擊監測數據采集困難，雷擊故障點難查找，防雷裝置異常無法提前預警，易造成保護失效。研發有效的智能化雷擊和故障判別手段就成為防雷團隊的研究重點，比如通過弱電技術來解決雷擊故障查找、識別，故障快速恢復等傳統難題。 “防雷裝置遭到雷擊后，可能就留下一條縫甚至一個點，很難查出故障源。”黃建楊說，一旦發生雷擊停電，工作人員可能得集體巡查，排查避雷器的故障。他就曾沿著一條線路查了兩天兩夜。國內外也嘗試過相關研究，但效果很有限。為此，聯合團隊設計了適用于絕緣子的內置羅氏線圈電流傳感器，可對電流進行采樣和計算分析，實現精準故障識別。同時，團隊利用基于窄帶物聯網技術，使配網架空線路防雷絕緣子具備感知連接功能，并搭建起了通信和自組網。 “自組網的應用層由管理平臺及配套手機App構成，可實現海量防雷絕緣子遠程監控管理。”黃建楊介紹，防雷絕緣子內置適用5G通信模組，可將雷擊次數、雷擊時間與防雷絕緣子氧化鋅模塊狀態信息上傳至管理平臺。在雷電不多的季節，相關信息也會每天以“心跳包”的形式上傳。
打開“心跳包”，是一幅電網圖。沿著電網線路，地圖上的綠點有序分布；與之配套的還有一張列表，記錄著每根電線桿上的一體式防雷絕緣子運行情況。黃建楊介紹，通過手機就能遠程掌握這一防雷設備的狀態。一體式絕緣子在智能監測方面也是一大亮點。
為確保防雷裝置穩定持續地傳輸狀態信息，聯合團隊設計了“太陽能+電池”的供能方案，利用控制器判斷兩種供電方式的電壓大小，保證時刻采用高效的供電方式。其中，電池一次充電可工作3個月。
將雷神之錘安裝在雷害事故多發地段｜黃建楊 攝
目前，該成果已先后在浙江、天津、山東、福建、江西等地開展應用。（浙電e家）
