10KV线路OPGW架空防雷接地线应用

10KV线路OPGW架空防雷接地线应用

施圣李

阳江市凯源电力设计有限公司 广东省  529500

摘要：配电网承担着满足社会供电需求的重任，线路的安全性影响到供电的可靠性，10kV架空线路面临风险因素较多,是供电系统比较关注的质量环节。在10kV配网架空绝缘线路的使用过程，架空线面临着阳光照射、风雨侵蚀等自然因素的影响，而雷击是导致导线故障率高的原因之一。近年来随着现代科技的快速发展，10kV配网架空绝缘线路在防雷设计上也有了全新的突破。

关键词：10KV线路；OPGW架空；防雷接地线；应用

引言

       OPGW是一种既具有通信又具有避雷功能的电力系统，在高压输电线路中得到了广泛的应用。目前多数 OPGW采用的是逐步接地的方法，而常规的避雷线路多为分断绝缘和一点接地。在实际应用中，如果同一塔上同时使用了普通避雷线与OPGW，其接地方式不同，则会导致 OPGW发生雷击的概率增大；因此，我们需要对 OPGW的各种接地模式进行分析，以便对其进行科学、合理的选择。

1.电力系统OPGW概念

在传输线母线上采用相同的钢芯铝线和镀锌钢绞线，已有数年的使用经验，但在实际使用中，却极难发生雷电问题。然而在大规模使用 OPGW光缆时，会呈现出多种状态，导致 OPGW光缆被雷电击中，从而导致断股率下降。然而，与之配套的接地线并无损失，因此，我们应当将常规接地与 OPGW的使用进行比较：

(1) OPGW光缆在同一线上的每根导线比普通接地线的电阻低

(2) OPGW光缆防雷线在同一条线上为每个塔架线全部铺设，根据具体的具体条件，普通地线可以采用多种方法；在变电站周边，接地端的接地面应多于 OPGW端。

(3)当地线与塔的联结时， OPGW一侧的联接电阻器通常位于普通接地侧之下。

架空线的避雷功能：起到通信通道的功能，降低系统潜在供电流、引雷等功能，而引雷是最常用的功能。因此我们可以推测，如果 OPGW光缆上有一个很低的接地信道电阻，那么很可能会引起闪电。

　有关的研究表明，90%的雷电是负的。相关的试验结果显示，导流是由负雷云向下过渡的，而不是连续的，通常是一种超长的空隙。由于先导系统离地面较远，离云层较近，因此，雷云和电场会对先导的发展产生一定的影响。由于先导开发的特点是任意的，当 OPGW光缆与地面进行有效的接触时，将会产生明显的电击状态。

由于 OPGW光缆中存在着很小的沟道接地电阻，所以当出现了雷电故障时， OPGW光缆中的断股现象会变得非常突出。在进行焊接时，应在所需焊接的工件上铺设接地导线，待焊条与工件间留出一定距离后，即可产生电弧；这样，热熔程度越低的人，就越容易熔化。

然而，当工件与接地线不能很好地结合时，很可能会在工件与电极间产生电弧，使工件与电极发生接触；在工件与接触面之间会产生电弧，说明在较高的电阻处会产生电弧。OPGW光缆具有相对良好的接地通道，因此在发生雷击事故之前， OPGW光缆与地面间的最大电阻是通过 OPGW光缆线路来实现的。所以，在 OPGW光缆中，会发生雷电现象。

根据以上的分析，可以得出结论， OPGW光缆的耐雷性能必须要不断的优化，并且要注意电缆的接地方式。在接地电阻率低、受雷击影响较大的地区，可以在 OPGW的塔杆和接地线之间留出一定的空隙，以保证 OPGW光缆的外部可以将弧点移动到 OPGW光缆周围。

2. OPGW导弧间隙接地方式分析

   2.1  OPGW导弧间隙接地方式的功能与特点

  第一，采用导弧间隙接地，保证了在正常运行时，与 OPGW的绝缘，避免了产生环形电流，从而有效减少了电力的损失。第二，采用导电弧间隔接地可以降低 OPGW被电击的可能性。第三，若 OPGW遭受雷击或线路发生故障，导致接地导线上的暂时性电压，则不会对通信产生影响，也不会导致 OPGW断股。第四，采用导弧间隙接地方法结构简单，可靠性高，维护方便；具有执行费用低廉等特征。

    2.2导弧间隙接地方式对导弧间隙的要求

在 OPGW型导弧间隙接地系统中，最重要的是导弧间隙的选取，保证导弧间隙在正常工作时能保持良好的绝缘性能；当 OPGW被闪电击中或线路发生故障时，首先接通。首先， OPGW在正常工作时与地面绝缘，在 OPGW中会发生高感应电压；通常，感应电压的大小取决于导线的布设和导线的电压，而传输功率和导线的长度对感应电压的影响较小。通过分析不同等级的 OPGW的感应电压区间，并结合其放电特征曲线，得出了相应的电弧间距。在设计导弧间隙时，要考虑在正常工作条件下不导电，并保证空隙可以承受 OPGW中的感应电压，并保证 OPGW与地面绝缘，防止环流损失。其次，当线路发生故障时， OPGW因故障而引起的感应电压差异很大。电弧间隙是否能被电压击穿，取决于感应电压的大小和波形。当 OPGW的感应电压幅度大时，就有可能发生对接地部件的放电，而在绝缘配合上，导弧间隙必须具有先导通、导流到空隙中的能力；防止因电弧引起的 OPGW断股。另外，在 OPGW被闪电击中时，其所生成的电压和电流强度与 OPGW的波阻抗相关。由于闪电所产生的电流是随机的，所以在 OPGW中所生成的电压也是具有一定的随机性。一般来说， OPGW在被闪电劈中后，会产生超过数百千伏的电压，比电弧间隙的击穿电压要高得多。在绝缘配合下，导弧间隙有先导作用，使放电电弧和电流到达间隙后才能释放。通过导弧间隙，使电弧在导弧间隙处聚集，并在导弧两端进行控制，防止由于电弧温度过高而导致 OPGW断股。

 2.3导弧间隙接地对输电线路的影响

   当导线发生短路时，导线的空隙会在导线上形成一个瞬时的电流，从而使电流发生空隙。在 OPGW中，若有空隙，则 OPGW内的失效电流不会超出 OPGW的失效，可以达到 OPGW对 OPGW的热稳定性的需求。当 OPGW被击中时，导电区的空隙会被打开，从而使闪电的电流从空隙中穿过，不会对零序的电压造成任何的干扰；它不会产生零序保护的误动作或拒动，也不会使零序保护的保护幅度发生改变。

3. OPGW架空避雷线在配网架空线路的应用分析

3.1通过对国内外配网避雷线和配网OPGW调研发现，日本、韩国和我国台湾地区的配电网可靠性较高，其配网架空输电线路大量架设了避雷线，其中日本和韩国部分避雷线兼顾通信功能（OPGW），东南亚的泰国也有部分配电线路架设避雷线作为防雷措施。欧洲地区电缆化率高，美国避雷器应用比较广泛且质量高，这两个地区未见配电线路安装避雷线的报道和文献。国家电网和南方电网所辖地区因历史原因和经济性考量，一直以来避雷线很少使用，目前只有少数供电局近年来有试点应用，其中国网上海电力公司和江苏电力公司有部分10kV配电线路在试点应用，南网有部分配电线路试点应用，运行数据表明大部分安装了架空避雷线的试点线路雷击跳闸率有明显改善，目前统计累计试点长度近200km，安装避雷线前后三年，大部分线路雷击跳闸次数分别下降约30%～60%，部分线路由于避雷线、避雷器及改造绝缘等同步实施，雷击跳闸次数下降超过60%，个别线路也存在雷击跳闸次数下降不明显甚至增加的情况，可能与气象条件、环境因素等有关。总体来看，配电线路安装避雷线发挥了积极有效的防雷效果，同时若配合绝缘改造、接地改造或安装线路避雷器则雷击跳闸率下降更为明显。

3.1截至2020年国网和南网尚无建成投运的配网OPGW线路，2021年南网在国内首批建成13条配网OPGW试点线路。总体上，从目前国内外的应用情况来看，主网OPGW有成熟运行经验、配网OPGW在国外也有大量应用，配网避雷线在雷害严重地区、尤其是供电可靠性要求高的线路具有良好的防雷效果，配网OPGW在雷害严重且具有较高通信要求（或无线信号差）的场景具有良好的应用前景。

4.结语

　　综上所述，为了确保OPGW光缆功能被有效的发挥出来，据发达国家的配网架空线已具备避雷线兼具通信功能及使用经验，IEEE在配网架空线路防雷技术导则IEEE Std 1410-2010》也建议了在雷害严重地区采用避雷通信线作为防雷措施。同时给出了避雷线应用的相关技术原则，如地线保护角一般推荐30°左右，对于较矮的杆塔（12m及以下）保护角在满足导地线间安全距离的前提下可采用45°。通过本文上述内容的分析，为促进我国电力行业能够更加顺利的发展提供一定的理论支撑。

　　参 考 文 献

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　　[2]张慧，路明悦，李艳美，陈华，孙峥，周磊，杨一诺，李宁，宁琳. OPGW光缆自动监测系统在500kV线路维护中的应用方案[J].华北电力技术.2011（12）.

　　[3]刘凯.某超高压线路OPGW断股原因试验与分析[J].高压电器.2010（06） .