基于五华山区10kV线路防雷措施优化的分析

基于五华山区10kV线路防雷措施优化的分析

郑权伽

广东电网有限责任公司梅州五华供电局   514400

摘要：五华山位于昆明城内，地处北纬30度左右，具有优秀历史文化。为从根本上保障五华山区供电水平，需要着重关注10kv线路防雷措施，做好线路防雷管理工作。本文就针对此，以山区10kv线路雷害事故为例，明确山区10kv线路防雷措施设计与优化手段，以期为相关工作人员提供理论性帮助。

关键词：五华山区；10kv线路防雷措施；优化

前言：10kv线路受雷击灾害的频率较高。通过分析五华山10kv线路防雷事故，发现雷害事故占据60%。线路防雷工作使当前架空线路安全运行管理重要内容。为从根本上10kv线路防雷水平，应当结合山区线路施工要求，不断优化线路防雷技术手段，切实保障10kv线路防雷效果。

1、五华山区10kv雷电事故分析

1.1雷电对山区10kv线路危害

在五华山10kv线路受到雷击的情况下，由于受到电磁感应导线出现过电压情况，比传统线路电压高出两倍，致使10kv电路绝缘结构受到破坏情况影响，极易出现安全事故[1]。不仅如此，10kv线路对地阻抗也会出现电位差，导致线路出现绝缘闪络情况。雷电对线路造成的危害极大，严重影响到导线与变电站的正常运转。

雷电会导致线路可分为反击闪络与绕击闪络两种类型。其中，反击闪络主要就是在10kv线路避雷与杆塔上受到雷击的情况下，电力线路电压大于冲击放电电压，导致杆塔到线路导线绝缘反击问题出现。由于所有电流流经过杆塔与接地设备，背击杆原有电位减小。绕击主要就是在雷电直接作用于10kv线路连接处，雷击击中概率与雷电上的迎面先导与定向关系更加紧密。在迎面先导线路上和发扬地线迎面先导上，容易出现绕击情况。

经研究发现，线路导线分布、数据存在临近线路与导线驰度存在密切关联。因此应当从根本上控制杆塔接地电阻减小，提升线路整体绝缘性能。

1.2五华山10kv线路雷害事故形成

经过实际调查研究发现，五华山10kv线路雷电事故发生原因主要分为以下几种：

第一，五华山区10kv线路遭到雷击后会产生明显的过电压，然后线路发生闪络情况，后续电力线路有冲击闪络转化为稳定性较强的工频电压，最终引发电力跳闸问题，导致供电中止[1]；由于10kv线路一般采用混凝土或金属线杆，线路绝缘性能不强。避雷线需要在线路两端进出口安装，同时安装保护间隔与地雷针，因此在电力线路中需要使用耦合架空线路结构。对于没有安装避雷针的线路，并且杆塔处于山顶上，避雷针需要安装在杆塔顶部，并配合使用杆塔接地方式，保障线路免于受到雷击灾害影响。

第二，对于设立在山顶的10kv线路而言，土壤电阻率较高且没有安装避雷装置的横担与杆塔接地，应当事先将连接体连续伸长，确保杆塔接地设备相互连接，避免杆塔附近与顶部所处地面的突出物出现较强的雷电场强畸变，进而引发雷击事故，最大限度控制避雷线与杆塔结构在实际应用期间的费用支出量。

2、五华山10kv线路防雷措施优化方式

2.1安装氧化锌避雷装置

在五华山10kv线路防雷设计过程中，氧化锌避雷装置的安装能够从根本上提升线路整体防雷水平。由于线路杆塔接地状态始终较为良好，能够有效控制雷电过电压值。在地层导入雷电时的速度较快，避免出现绝缘电子被击穿情况。

通常情况下的电流级别为微秒，比线路开关动作的时间更短，在保护还没有完成的情况下就会出现跳闸返回情况。氧化锌避雷装置装设会使得10kv线路故障点增多，安全系数下降。如果雷击电流过大或者雷击持续时间较长，可能会出现线路接地问题、避雷针损坏等现象，需要进行故障检修。因此在安装氧化锌避雷装置过程中，相关工作人员应当严格遵照10kv线路建设要求，加强氧化锌避雷装置安装与管控力度，充分发挥出氧化锌装置在从根本上提高线路避雷水平中的积极作用。下图为氧化锌避雷装置。

2.2架设避雷线

在五华山区10kv线路防雷设计工作开展期间，架设避雷线是重要的防雷技术手段之一，对从根本上提高线路生产经营期间的综合效益具有重要意义[3]。由于雷击事故发生情况下，雷电直接作用于线路导线上的电压巨大，避雷线可以避免雷电直接作用于导线，并对雷电电流进行分流处理，使杆塔流入的雷电流得到根本上控制。由于避雷线对线路导线还具备一定的耦合作用，导致杆塔受到雷击情况下的塔头绝缘处电压减少。避雷线还可以屏蔽线路导线，有效控制导线上存在的感应电压值。

通常情况下，线路绝缘性能不好，主要是由于山区10kv线路抗雷水平较低导致，因此10kv线路避雷线一般为全程架设。在雷电活动发生频率较高的地区，应当架设双避雷线。由于全程架设避雷线所花费的投资较高，后期维护工作及运行工作难度更大，避雷线与10kv线路的距离应当控制在一米以内。在杆塔缺乏合理接地的情况下，难以避免出现闪络问题，因此是否选择对避雷线进行全程架设还需要结合工程整体建设成本要求，选择适宜的避雷线架设技术手段。

2.3放电间隙与绝缘子并联

山区10kv线路中放电间隙的设置也是有效的环为保护措施之一。放电间隙成本较低、构造简单、实际维护便捷[4]。在10kv电力线路应用过程中，雷击作用会导致线路正常绝缘难以承受过高电压，过高电压会击穿电力线路导线上的绝缘最差处，地层有大部分雷电流入。在安装放电间隙的10kv线路上，绝缘性能最差的点为放电间隙。在雷电击穿线路放电间隙后，电流会进入到地层中，导致电气设备与线路绝缘子出现闪络问题，进一步保护电路。

放电间隙线路与阀形避雷装置的保护效果一致。放电间隙可依照形式划分为角型、球型与棒型[5]。在角形间隙放电过程中，电极距离较近的位置会通过工频电流而出现电弧，在热与电动力的推动作用下，角形间隙处的电弧会在短时间内被拉长，导致电弧容易自动熄灭，需要在实际安装过程中保障线路一次动作精准。

角型间隙通常还与绝缘子并联使用。在放电间隙使用过程中，雷击击穿两项以上的放电间隙同时放电，会导致电力线路跳闸，因此需要安装自动重合闸设备，确保用户供电持续不断.保障线路防雷水平。

总结：总而言之，五华山区输电线路覆盖面积较大，容易受到雷击灾害影响。现阶段雷击线路引发的跳闸事故在电网事故中占据的比例较大。同时，雷击也可以入侵变压器，导致变压器无法正常运行。由于线路结构存在差异，配电线路耐雷水平低于10kv以上电压等级输电线路。因此在雷击事故发生后，线路更容易出现冲击问题，需要相关管理部门做好电力架空线路防雷，延长电力线路运行全寿命周期。

参考文献：

[1]汪林生. 清远地区110～500kV架空输电线路防雷措施的研究[D].吉林大学,2017.

[2]关俊峰. 新会区10kV配电线路防雷研究[D].华南理工大学,2012.

[3]陈琳. 牡丹江地区10kV配电线路防雷措施应用研究[D].哈尔滨理工大学,2019.

[4]周俊. 扬州电网110kV输电线路防雷研究[D].扬州大学,2021.

[5]刘龙洋,冯焱冲,陈政,廖民传,屈路,冯瑞发. 基于层次分析法的配网线路防雷方案评估研究与应用[J]. 机械与电子,2022,40(02):18-22+28.