10KV架空配电线路防雷措施配置方案分析李成发

10KV架空配电线路防雷措施配置方案分析李成发

李成发

(广东电网有限责任公司东莞塘厦供电分局广东省东莞市塘厦镇523710)

摘要：本文对10KV架空配电线路防雷措施展开探究，简要介绍了雷电对10KV架空线路的威胁，概述了10KV架空配电线路遭受雷击原因分析，最后提出了相应的解决措施，包括绝缘配置、避雷器配置以及保护间隙方案。以期提高10KV架空配电线路防雷水平。

关键词：10KV；架空线路；防雷措施；加强绝缘；避雷器

10KV架空配电线路是电力系统的重要组成部分，其线路绝缘水平普遍较低，对于雷击的威胁基本缺少防御能力，尤其是雷电频繁的地区，跳闸事故的发生比例比较大，对电力系统的安全稳定运行造成影响。10KV配电线路绝缘子串耐雷水平通常为100-300KV，而雷击在导线产生的过电压能够达到500KV以上，远超过绝缘子耐雷水平（100-300KV）。使得架空配电线路雷害事故占据了电力总雷害事故的80%以上。现阶段对于10KV架空配电线路的防雷措施主要有提高绝缘水平、装设避雷器、保护间隙、架设避雷线等。

1.雷电对10KV架空线路的威胁

1.1电弧放电规律

电弧放电形式为，配电网雷电过电压闪络，大气压或者高于大气压中的电流放电。雷电过电压闪络过程中，发出的瞬间电弧电流非常大，具有瞬时性。当雷电过电压闪络，尤其是在两相与三相之间闪络形成金属性短路通道，就会引发几千安培工频续流，电弧能量将在瞬间发生剧增。[1]

1.2绝缘导线断线

如果架空绝缘线路受到雷击而产生巨大雷电过电压时，如果超过导线绝缘层的耐压标准（通常为139KV），则会沿着导线选择电场薄弱点直接击穿导线绝缘层，一般这个位置在距离绝缘子两侧30公分的范围之内。形成击穿点后，对绝缘子表面放点形成闪络，工频电弧发展到绝缘子底部的金属，进而形成金属性短路通道，最后工频电弧就在一个固定点燃烧并烧毁导线。

1.3跳闸事故频现

架空裸导线的断线率一般比较低，但是跳闸现象频现。当架空裸导线遭受雷击，并产生巨大雷电过电压时，同样沿着导线选择电场薄弱点，在绝缘子沿面放电形成闪络，工频电弧发展到绝缘子底部金属部分，进而形成金属性短路通道，导致线路跳闸事故的发生。通常工频短路电流电弧在电磁力的影响下，会顺着导线沿电源背离方向移动，因此一般不会烧断导线。[2]

2.10KV架空配电线路遭受雷击原因分析

2.1缺乏防雷措施

对于10KV架空配电线路而言，装设氧化锌避雷器是非常重要的一项防雷措施。现阶段10KV架空系统中，配电变压器基本都装设了氧化锌避雷器，而很大一部分架空线路却没有安装线路型的氧化锌避雷器。氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。其具有较强的通流能力、保护性、密封性、机械性以及解污秽性。没有装设避雷器是使得10KV架空配电线路容易遭受雷击的重要原因。

2.2接地装置作用失效

通常装设了避雷器的架空线路中，接地装置普遍都会经历较长的运行时间，经常出现接地线散股、破裂、接地极锈蚀等现象，导致在遭受雷击时接地装置作用几乎失效。如果避雷器的接地网范围没有满足要求，或者接地体的埋深不合格，也会造成接地装置作用失效，表现在卸流能力非常低，遭受雷电攻击时，无法将巨大的电流迅速及时地导入大地，从而引发雷击事故。

2.3绝缘子故障

主要有6个方面。(1)产品质量不良。由于雨季吸潮，绝缘子的绝缘性能低，而发生绝缘子闪络击穿或受热膨胀爆炸，导致炸裂，最终使绝缘子丧失绝缘。(2)作业不当损伤绝缘子。由于外力原因使绝缘子产生裂纹、损伤或缺釉现象，在阴雨天气导致闪络、击穿故障的发生。(3)绝缘子老化。由于长期的机电负荷及外部环境的变化影响，绝缘子的绝缘性能降低，最终丧失绝缘性能。(4)闪络烧伤。降低绝缘性能，长期运行后产生击穿。(5)雷击过电压。使绝缘子发生闪络、烧伤。(6)污闪。绝缘子表面污秽达到一定程度而引起绝缘子闪络或沿面放电现象。

2.4通讯信号塔引雷

随着通讯技术水平的不断提高，通讯信号发射塔的建设数量也越来越多，目前通讯信号发射塔主要包括塔体、天线支撑、爬梯等钢构件，尽管有装设避雷针，但是一般为了确保通信系统的稳定运行，通常都将通讯天线装在最高点，由此达到通讯效果，通讯天线只能依靠通讯塔来增加高度。雷电产生时，雷击架空线路与金属构件上一部分会流向通讯塔方向，另一部分则流向电线杆铁环处，所以分布在发射塔附近的架空配电线路遭遇感应雷过电压的概率显著增加。

3.10KV架空配电线路防雷措施配置方案

3.1绝缘配置

提高绝缘水平是降低10KV配电线路雷击跳闸事故发生频率的主要途径，加强绝缘能够提高线路耐雷水平。现阶段国内对于提高绝缘水平的配置方案主要有三种：①直接更换具有更高冲击电压耐受性的绝缘子；②采用不平衡绝缘配置方式；③采用绝缘横担或者绝缘塔头配置。[3]表1为几种不同绝缘子雷击跳闸频率以。