研究10kV配网线路防雷技术措施

研究10kV配网线路防雷技术措施

林震江

广东电网有限责任公司清远英德供电局广东省英德市513000

摘要：随着电力系统的不断发展和壮大，雷击配网线路造成的安全事故不断增加。近年来，雷击配网线路引起的事故占我国所有电力事故的40%-70%，特别是在地形复杂、雷电活动频繁的地区，这给国家带来了很大的经济损失。当前，如何提高配网线路的防雷水平，减少因雷击引发的事故越来越受到人们的重视。

关键词：10kV配网；线路；防雷技术

1、雷电的产生及其危害

只有了解雷电的意义、形成、特征及其危害，才能对10kv、配网线路防雷技术措施进行具体分析。雷电是大自然中常见却又复杂的现象，大气中的饱和水蒸气遇冷后，通过上升气流的冲击形成不同电荷的水滴，这些带有负电离子的水滴伴随着气流组成雷云，而附带大小不一电荷的雷云在空气间相互撞击后放射出的电流就是雷电。雷电流在放电时，幅值达到几十至几百千安，温度约为2万℃，而放电时间却仅有30-50μｓ。极短的时间内产生的强大电流会使空气加速膨胀，形成刺眼的耀光和巨大的声响。雷云在放电的时候会产生感应电压，容易击穿金属设备上的绝缘体，严重损坏各种电气设备、建筑设施，威胁人们的财产安全，造成巨大的经济损失。

2、雷击配电线路的原因分析

10kV配电线路雷击故障的发生，不仅有来自于外界的因素，同时还有自身因素的影响，在这些共同因素作用下极易导致雷击故障，从而给配电线路带来不同程度的损坏。配电线路多为杆塔式结构，而且覆盖范围较广，配电设备较多，这就决定了其极易受到雷电的影响。10kV配电线路受雷击的影响也有一部分原因来自于人为的破坏，特别是近年来10kV接地线路被盗的现象不断发生，从而导致线路接地保护缺失，在这种情况下，在雷击作用下，线路极易受到损坏。

10kV配电线路由于其与会与许多高等级电压的线路交叉在一起，再加上10kV配电线路路自身防雷设计水平较低，一旦处于多雷区内，其自身就极易受到雷击，特别是这些高等级线路自身电压较强，极易从远处带来雷电，从而导致10kV线路受到雷击的危害。目前在10kV配网线路中多采用针式绝缘，虽然针式绝缘具有较好的抗雷击及防御能力，但一旦在雷击作用下针式绝缘子被击穿时，对于故障点的查找则具有较大的难度，所以在雷击发生时，10kV配网线路的供电时间在短时间内难以恢复，影响人们正常的工作和生活。另外在10kV线路管理工作中，存在较多不规范的情况，不仅安装不规范，而且也没有按具体的操作要求进行，导致线路受到雷击损坏的可能性较大。

3、10kV配网防雷采取的技术分析

随着电力技术的飞速发展，10kV配网防雷技术的发展也在不断进步。下面详细叙述了我国现阶段常用的防雷技术。

3.1降低塔体接触电阻

现阶段，我国10kV配网线路防雷技术主要采取的措施之一是降低塔体接地电阻。其通过在塔脚的位置打深井加降阻剂或敷设较长的接地网，使雷电进入大地，从而增加接触面积，控制电阻率。当线路遭到雷击时，它的耐雷性能就会显著增强，但是，这种防雷技术并不适用于沿海地区和江南一带的丘陵地区，仅对平原地区或土壤电阻率较低的地区有一定的可行性。究其原因，是因为这些地区为了保证接地电阻足够低，通常需要在塔脚位置打设深井加降阻剂或铺设较长接地网，这样能够增加土壤和地线之间的接触面积，从而降低接触电阻。但是，当遇到雷击情况时，因为接地线的长度过长而使得附加电感值加大，大大升高塔顶的电位，进而造成绝缘子串和塔体的破坏性放电，从而降低10kV低压配网线路的防雷击水平。

3.2加装避雷器

在当前情况下，也可以考虑利用在配变开关、电缆等设备高压侧安装避雷器的方法来降低雷电对其造成的损害，但是，其中唯一的不足是加装避雷器的变压器在其运行过程中还会发生一些雷害事故。这是因为一般配电变压器的低压侧未装设低压避雷器，所以，在这种情况下，会出现低压侧和高压侧同时损坏的情况。对于避雷器的基本原理，笔者认为，在没有安装避雷器的线路上，雷电电流完全会通过杆塔及其接地装置流入大地。但是，由于存在接地电阻，就会使得塔顶电位迅速升高，特别是在接地电阻较高的情况下，当塔顶电位与导线感应电位的差值超过绝缘子串临界闪络电压U的50%时，就会出现绝缘子串闪络，并可能产生工频电弧，进而导致线路断路器跳闸。对于某些土壤电阻率较大的地区，由于难以降低接地电阻，就无法实施常规的防雷措施。在线路中装设线路避雷器，让避雷器的伏-秒特征与绝缘子串的伏-秒特征相互配合，当路线受到雷击（或绕击、反击等）时，线路避雷器要可靠动作，以确保绝缘子串不发生闪络。线路避雷器则是利用其自身的点位钳制作用降低绝缘子串上受的放电电压，从而达到防雷的效果。利用线路防雷器达到防雷效果的具体实现过程是：当塔顶电位高于配电线路相导线上由于感应和耦合产生的电位与绝缘子串的放电电压之和时，绝缘子串将发生闪络，进而导致线路断路器动作，对电力系统的正常运行造成不利的影响。而在装设了避雷器后，当配电线路受到雷击时，雷点电流将会被分流，一部分雷电电流通过导线流入其他杆塔，另一部分电流则经塔体流入大地，当雷电电流达到一定程度时，避雷器动作将进一步分流，如此一来，绝大部分雷电电流就会通过避雷器进入大地，而当雷电电流经过导线时，就会在导线上产生很大的交流耦合分量。另外，避雷器的电流分量与流经导线的电流分量相比，其分量要远远高出许多，正因如此，这种电流分量的耦合作用将会大大抬高导线的电位，使塔顶和导线之间的电位差低于绝缘子串的放电电压，从而避免绝缘子串发生闪络。由此可知，线路避雷器具有很好的电位钳制作用，这也是线路避雷器能够防雷的基本原理。

3.3使用防雷过电压保护器

防雷过电压保护器的防雷原理如下：①线路防雷过电压保器是由氧化锌限流元件（无间隙氧化锌避雷器）、特制间隙（裸线夹或绝缘穿刺线夹）和金属联结调节件共同组成的。线路防雷过电压保护器与绝缘子并联安装。当线路受雷电冲击过电压或工频过电压的影响时，幅值达到绝缘子闪络的临界点前，防雷过电压保护器间隙放电，避雷器对地导通将能量释放，确保绝缘子和导线的正常工作。在正常工作状态下，工频电压被间隙隔离，保护器不受持续工频续流，限流元件处于高阻状态，有效保证了电力系统的正常运行。②采用特制的棒-棒间隙（这种间隙在我国高电压等级中已被广泛使用）和独特的圆弧设计，采用科学的空中十字交叉安装方式，避免了导线受风摆、季节变化对间隙的影响，增加了间隙放电的稳定性。这种间隙是目前同类产品中最科学、最稳定的产品。间隙与避雷器的配合使用，不会产生电弧，这是其他线路防雷产品无法达到的，它有效地提高了产品的使用寿命。对于不同的雷击区域选用不同的雷击电流——65kA、100kA、150kA，这是检验防雷效果的关键。另外，采用滑孔联接设计，可以根据不同的绝缘子高度自由调节，以达到所要求的最优防雷保护间隙距离。

3.4其他措施

除了以上提出的措施外，还可以采取改造不符合要求的地网接地设置、使用高级别的绝缘体、强化线路检查和保护、设置间隙装置强化地网接地测试、延长闪烁路径、使用地下电缆线路代替架空线路、在固定时间内轮换避雷器工作等方法执行10kV配网系统的防雷工作。

4、结束语

运行过程中的10kV配网线路受到雷击的机率较大，一旦受到雷击，则会对设备带来毁灭性的破坏，而且还会对整个供电系统的正常运行带来较大的影响，使人们正常生产生活中用电需求无法得到满足。因此需要针对10kV配网线路的特点及设备的自身情况来采取必要的防雷保护措施，努力提升防雷技术的水平，从而确保线路能够安全稳定的运行。

参考文献：

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