雷擊對10kV配電線路的危害及防雷對策

引言：本文介紹了10kV配電線路雷擊過電壓的特征，闡述了雷擊對10kV配電線路的危害，提出了加強10kv配電線路的防雷對策。

10kV配電線路因為絕緣水平不高，并且具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，非常容易遭受雷害事故，使得電網(wǎng)的供電可靠性受到影響，同時也直接影響到了配電網(wǎng)的安全，嚴(yán)重的甚至危害人民的生命財產(chǎn)安全。因此，對10kV配電網(wǎng)絡(luò)的防雷措施展開研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、10kV配電線路雷擊過電壓的特征

如果地面發(fā)生雷擊，地表周圍的電力和電子設(shè)備就會產(chǎn)生很強烈的電磁感應(yīng)，包含有靜電份量、輻射份量和電磁份量，當(dāng)這些電磁感應(yīng)傳遞到線路中時，10kV配電線路上就會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。線路上過電壓的幅值與雷電流的大小、線路距雷電通道的遠近、線路的懸掛高度因素有關(guān)，通常情況下可以達到10kV～400kV。如果感應(yīng)過電壓大于80kV，就是當(dāng)感應(yīng)過電壓與線路工頻電壓之和大于絕緣子50%的放電電壓時，10kV線路絕緣子即會產(chǎn)生閃絡(luò)，會導(dǎo)致線路和跳閘。因此引起10kV配電線路跳閘的情況，基本上都是由感應(yīng)過電壓引起的。

二、雷擊對10kV配電線路的危害

2.1 雷電形成機制。雷電是一種很常見的自然現(xiàn)象，是大氣中的帶電粒子發(fā)生中和放電的結(jié)果。雷雨云是產(chǎn)生雷電的主要方式，盡管人們對雷雨云起電機制的認識尚未統(tǒng)一，但公認感應(yīng)、溫差和水滴破碎可以成電。雷電發(fā)生時伴有閃電和雷鳴。閃電分云閃、地閃和球閃等形式，其中危害最大的是地閃，常造成配電線路絕緣擊穿、短路、斷線等事故。

2.2 雷擊破壞的形式。架設(shè)在空曠地帶的配電線路更容易受到雷擊，這是由于線路中含有大量的可導(dǎo)電的金屬且在地面上比較突出。配電線路受到雷擊的主要形式是直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷是雷云直接擊中線路，并在其上產(chǎn)生有害的過電壓。感應(yīng)雷是雷擊在線路附近的地面，線路受到感應(yīng)而產(chǎn)生過電壓。對于10kV配電線路而言，遭受感應(yīng)雷的幾率遠大于直擊雷，因為中壓配電線路桿塔高度較低，往往受到建筑物和樹木的屏蔽作用，遭受直擊雷的概率較低，而一般不超過500kV的感應(yīng)雷對絕緣水平較低的中、低壓配電線路威脅較大。研究表明，10kV配電線路受到直擊雷侵害的比例不超過20%，80%以上的雷害是感應(yīng)雷。

2.3 雷擊對配電線路的危害。雷擊對配電線路所造成的危害主要有：引起線路跳閘；絕緣導(dǎo)線斷線；誘發(fā)其他事故等。無論直擊雷還是感應(yīng)雷，巨大的過電壓都容易造成絕緣子閃絡(luò)，工頻電弧發(fā)展形成短路通道后，引發(fā)保護動作而跳閘。10kV配電線路采用絕緣導(dǎo)線比裸導(dǎo)線更容易發(fā)生斷線事故，其原因在于發(fā)生閃絡(luò)時絕緣物質(zhì)阻礙了電弧沿導(dǎo)線兩側(cè)發(fā)展，高溫電弧只能集中在弧根附近很小范圍內(nèi)燃燒，再加上電位差引起的電磁推力和導(dǎo)線重力的共同作用，導(dǎo)線很快熔斷。配電線路遭到雷擊后會誘發(fā)其他事故，如雷電波沿線路侵入變電站，導(dǎo)致變壓器、斷路器、隔離開關(guān)及二次系統(tǒng)損壞；同塔雙回或多回配電線路，一回線路受到雷擊絕緣子被擊穿后所產(chǎn)生的電弧容易波及其他回路，導(dǎo)致多回線路同時跳閘。

三、加強10kv配電線路的防雷對策

3.1 提升配電設(shè)備接地網(wǎng)設(shè)計及維護功能。接地網(wǎng)是在一開始設(shè)計整個配電系統(tǒng)中就著手設(shè)計的，接地網(wǎng)設(shè)計的成功與否直接影響接地網(wǎng)是否能夠快速地釋放強大的雷電流。因此，接地網(wǎng)的設(shè)計應(yīng)該全面的焊接后再進行熱鍍鋅，確保每一個焊口質(zhì)量，同時還應(yīng)該對其進行防腐處理。在施工過程中避免人為因素的影響，實現(xiàn)一年一次對接地點進行檢測，檢測是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 增加配網(wǎng)線路絕緣線。加強局部絕緣可以減少線路工程造價。具體方法如下：在絕緣導(dǎo)線固定處加厚絕緣，以使放電僅能從加強絕緣區(qū)的邊沿處擊穿導(dǎo)線，或者擊穿絕緣皮后擊穿導(dǎo)線，這樣可以大幅度提高線路的擊沖放電電壓。

3.3 安裝自動跟蹤補償消弧裝置。消弧裝置的安裝可以減低10KV配電線路的建弧率。建弧率的降低可以大大提高其供電的性能。電流的產(chǎn)生是因為雷過電壓在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生，電容電流就會增加，這就需要自動跟蹤補償消弧裝置把這一電容電流降低，從而起到防雷損害的作用。

3.4 采用間隙與避雷器之間來配合。在配電線路中應(yīng)該選擇避雷器進行被保護。避雷器的按照應(yīng)該在電纜與架空絕緣線路轉(zhuǎn)換處、雷易擊中處、配電線路分支處，同時，還應(yīng)該合理設(shè)計間隙距離，這一距離應(yīng)該根據(jù)雷擊情況來捕捉電弧根據(jù)，防止絕緣子因閃絡(luò)而燒壞，另外，還應(yīng)將故障電流進行引流，從而來對線路的構(gòu)件進行保護。

3.5 采用接地法防雷。在10kV配電線路中，主要使用兩種方法來降低接地電阻。①采用水平接地體方法。該法常被應(yīng)用于降阻，但調(diào)研結(jié)果以及實際操作表明，該法距目標(biāo)要求甚遠，不僅如此，由于水平接地以及易腐蝕受損，使用年限大大降低。②利用降阻劑進行降阻。在水平接地體的周圍施加高膨潤土降阻防腐劑，可以對降低桿塔起到明顯降阻效果，而且性能穩(wěn)定、防腐性好。

3.6 采取架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線措施。①對絕緣導(dǎo)線材質(zhì)進行選擇：裸導(dǎo)線、增加絕緣子片數(shù)、在導(dǎo)線與絕緣子之間增加絕緣皮、更換絕緣子型號。②選用抗老化把避雷器進行防雷保護。避雷器由于長期受到雷過電壓、電流、電壓等的影響，避雷器就容易產(chǎn)生老化。因此，選擇避雷器時應(yīng)該以氧化鋅為主要材料的避雷器，安裝在容易被雷擊中的位置。

3.7 采用避雷針引雷防雷手段。鑒于以往經(jīng)驗，輸電線路中的線路避雷器（避雷針）有較好的防雷效果，在配電線路中借鑒該方法進行防雷也是可以的，并且避雷器還可以有效保護架空絕緣線路。但是避雷器容易老化，故障比較多，因為這種避雷器需要長時間在工頻電壓下工作，還要偶爾承受雷電過電壓和工頻續(xù)流，因此，配電穩(wěn)定性會大大受到頻繁發(fā)生的事故的影響。所以，可以在配電線路中選擇免維護的氧化鋅避雷器，有選擇性地安裝配電線路中的易擊段，此外，在相應(yīng)的配電設(shè)備進行安裝，以達到全面保護配電線路的目的。

3.8 提高線路的絕緣水平。感應(yīng)雷過電壓主要是針對架空線路起作用，雖然在配電網(wǎng)中現(xiàn)已大量使用架空絕緣線路，能小幅度的提高配電線路的絕緣水平，但是架空絕緣導(dǎo)線主要是針對樹相矛盾等問題，就防雷的角度而言無法起到?jīng)Q定性作用，因此需要更換沖擊U50%放電電壓較高的絕緣子，以提高配電線路的絕緣水平，提高配電線路的耐雷水平。與此同時，可將裸導(dǎo)線絕緣導(dǎo)線、增加絕緣子片數(shù)、在導(dǎo)線與絕緣子之間增加絕緣片、更換絕緣子型號等方法提高線路的絕緣水平。如在大部分采用P15絕緣子的地區(qū)，出于防雷水平的考慮，可選擇性的將P15絕緣子更換為P20絕緣子。

結(jié)束語

10kv配電線路的防雷保護是一項系統(tǒng)性的工作。通過對配電線路防雷措施的研究，找出配電線路雷擊事故頻發(fā)的主要原因。同時根據(jù)現(xiàn)場情況做詳細的分析，區(qū)分每種保護措施的針對性和有效性，因地制宜地采取不同的防雷手段，達到有效防止雷害事故，提高10kv配電線路安全運行水平的目的。

參考文獻

[1]王茂成.10kV絕緣導(dǎo)線雷擊斷線機理分析和防治措施[J].高電壓技術(shù)，2007.

[2]黃國威.淺談10KV配電線路雷害事故原因及其改進措施[J].科技風(fēng)，2013.

（作者單位：國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司根河市供電公司）

作者簡介

張文鵬，男，漢族，大學(xué)本科，1970年出生，工程師，現(xiàn)從事供電企業(yè)供電所管理工作。