10kV配電網(wǎng)防治雷擊現(xiàn)狀及解決措施研究

陳小平 李俊峰

摘 要：在10kV配電網(wǎng)運(yùn)行管理中，雷擊過(guò)電壓因設(shè)備損壞不僅經(jīng)濟(jì)損失較大，而且導(dǎo)致一定區(qū)域的供電停止，降低了供電可靠性，由于雷電現(xiàn)象的復(fù)雜性以及雷擊現(xiàn)場(chǎng)的分散性，線路及設(shè)備受雷擊的概率受多種因素影響而不確定，危害也不可避免也無(wú)法消除。因此，有必要研究10kV配電網(wǎng)雷擊成因和防雷措施，改進(jìn)工作方法，降低雷電危害程度。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)；防治雷擊；現(xiàn)狀；解決措施

1 雷電的成因、主要形式及危害

雷電引起的過(guò)電壓稱大氣過(guò)電壓，它是由于電力系統(tǒng)中的設(shè)備、線路、建筑物遭受來(lái)自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起過(guò)電壓。雷電過(guò)電壓產(chǎn)生的雷電沖擊波，其電壓幅值可高達(dá)1億V，其電流幅值可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)A，因此對(duì)供電系統(tǒng)危害極大。

雷擊過(guò)電壓的形式：一是直接雷擊。過(guò)電壓引起強(qiáng)大的雷擊電流通過(guò)這些物體放電入地，從而產(chǎn)生破壞性極大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，相伴的還有電磁脈沖和閃絡(luò)放電。二是間接雷擊。雷電為直接擊中任何電力設(shè)備，因靜電或電磁感應(yīng)產(chǎn)生過(guò)電壓。三是雷電波侵入。雷電沿著架空線或金屬管道侵入變電所等。

雷電有以下危害：一是雷電的機(jī)械效應(yīng)。擊毀桿塔和建筑，傷害人畜。二是雷電的熱效應(yīng)、燒斷導(dǎo)線、燒毀設(shè)備、造成火災(zāi)。三是雷電的電熱效應(yīng)，產(chǎn)生過(guò)電壓，擊穿電氣絕緣、絕緣子閃絡(luò)、開關(guān)跳閘、線路停電、引起火災(zāi)、人身傷亡。

2 配電網(wǎng)防雷需重視和解決的現(xiàn)狀問(wèn)題

有七個(gè)方面：一是配電網(wǎng)線路中間缺少防雷保護(hù)，僅兩端避雷器不能保護(hù)全長(zhǎng)。二是避雷器質(zhì)量問(wèn)題，受潮、不能可靠滅弧，運(yùn)行中爆炸。三是避雷器接地不良。四是弧光接地過(guò)電壓引起電網(wǎng)強(qiáng)烈震蕩，3.5倍電壓，避雷器爆炸。五是柱上斷路器和隔離刀閘缺乏防雷保護(hù)。六是多回路同桿架設(shè)，雷擊電弧波及同桿線路短路接地。七是臺(tái)區(qū)配變避雷保護(hù)高、低壓側(cè)配置不全或不合格。

3 配電網(wǎng)不同區(qū)域雷害防治措施

3.1 變電站出線端防治措施

一是在龍門架附近加裝雷擊浪涌保護(hù)器。10kV配電網(wǎng)的雷擊過(guò)電壓的物理特點(diǎn)具有能量大、峰值高等特點(diǎn)，對(duì)于變電站10kV開關(guān)柜的危害和破壞能力較大，往往會(huì)沖擊到主變低壓側(cè)，或者因10kV開關(guān)柜因雷擊發(fā)生內(nèi)部故障，重合閘動(dòng)作合閘到故障開關(guān)柜，引起主變低壓側(cè)近端短路，直接引起主變跳閘。因此在入口端加裝浪涌保護(hù)器，以保障線路電源端的抗雷擊能力。在安裝浪涌保護(hù)器后，雷擊電波在配電線路的電能傳播中也依然可能含有較高的高頻分量或能量，仍存在對(duì)電源系統(tǒng)的危害，如果加裝LC低通濾波器、壓敏電阻，可以進(jìn)一步提高對(duì)雷擊電波中能量的吸收效果。二是在變電站出線一號(hào)桿、電纜與龍門架的連接處等電源近端位置，加裝避雷器（電纜頭兩端按規(guī)程必須可靠運(yùn)行避雷器），進(jìn)一步吸收線路側(cè)傳來(lái)的雷擊能量。實(shí)際中，僅靠開關(guān)柜內(nèi)部的避雷器，起到的防雷作用很不明顯。檢修起來(lái)因停電計(jì)劃等也很麻煩。電纜線路如果遭受雷擊，容易三相短路引起更大的短路電流。配電部門要加強(qiáng)專線用戶或?qū)Ｗ冇脩舻姆览自O(shè)施巡查和隱患治理。

3.2 線路段防治措施

一是在配電線路中合理加裝避雷線。10kV架空配電線路必須在進(jìn)線段加設(shè)1-2kM的避雷線，以達(dá)到增強(qiáng)進(jìn)線保護(hù)的作用。主要是線路用的絕緣子和避雷針，在遭受較強(qiáng)雷擊時(shí)，很難起到有效防護(hù)的效果。二是使用鋼筋混凝土電線桿，保證配電線路的自然接地、中性點(diǎn)非直接接地。三是在較高地勢(shì)及已出雷害區(qū)域的線路上上加裝接地保護(hù)間隙。四是更換安裝支柱式絕緣子和瓷橫擔(dān)。四是裝設(shè)線路智能開關(guān)，起到保護(hù)跳閘并有自動(dòng)重合閘功能。五是對(duì)架空絕緣線路，可以在配電線路的絕緣子處將部分絕緣層剝離，并安裝經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)的防弧金具，以保證雷擊過(guò)電壓僅是在絕緣子鐵腳與防弧金具之間出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，并且保證工頻短路電弧持續(xù)在弧根固定，將燃燒現(xiàn)象控制在防弧金具上，以避免配電線路較長(zhǎng)的導(dǎo)線被燒毀。六是采用跌落式無(wú)間隙金屬氧化物避雷器，避雷器出現(xiàn)異常放生故障時(shí)，能迅速動(dòng)作，指示明確有利于巡視。同時(shí)校驗(yàn)避雷器不需停電，裝取方便。七是在配電線路分支節(jié)點(diǎn)安裝線路故障指示儀器，能快速查出故障，雷擊也能反映出。

4 電纜分支箱的防雷保護(hù)

隨著國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)一流供電企業(yè)、科技進(jìn)步企業(yè)、調(diào)配一體化、調(diào)控一體化等建設(shè)，在10kV電網(wǎng)中，電纜線路、電纜分支箱、環(huán)網(wǎng)柜等在配電線路中的設(shè)備數(shù)量逐漸增多，其防雷問(wèn)題也逐漸線路出來(lái)。在10kV配電網(wǎng)的供輸電系統(tǒng)中，感應(yīng)雷擊過(guò)電壓必須采取有效的抑制措施，不然可導(dǎo)致電纜分支箱的嚴(yán)重破壞。常用有效措施在電纜分支箱加裝氧化鋅避雷器。安裝位置根據(jù)實(shí)際情況和柜構(gòu)造，可以在配電柜、電纜每個(gè)間隔單元安裝避雷器，雖然提高配電線路的防雷擊能力，但是由于避雷器數(shù)量過(guò)多，也會(huì)降低系統(tǒng)的安全隱患有一定的成本投入。避雷器的安裝位置應(yīng)經(jīng)過(guò)專業(yè)的測(cè)量和設(shè)計(jì)，可咨詢廠家，合理控制相鄰避雷器的安全距離，以保證預(yù)期的防雷效果。

5 加強(qiáng)對(duì)防雷效果的檢查

在日常檢查中，尤其是雷擊天氣過(guò)后，如果發(fā)現(xiàn)配電線路的抗雷擊性能較差，出現(xiàn)絕緣擊穿、絕緣斷裂等情況，絕緣子可以更換為高一等級(jí)的絕緣子，如P15改為P20雙層防污型。在戶外安裝瓷橫擔(dān)的方法、加裝線路避雷器也可以提高絕緣的防雷擊能力。

10kV架空線路接地連接線及接地體的接地電阻應(yīng)符合規(guī)范，可以采取增加地下接地體設(shè)置、使用長(zhǎng)效降阻劑降低土壤電阻率的的方法改善。避雷器運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)要求達(dá)到避雷器上、下引線連接良好，引線與構(gòu)架、導(dǎo)線的距離符合規(guī)定。接地電阻滿足要求。柱上開關(guān)、隔離開關(guān)和熔斷器防雷裝置的接地電阻，不應(yīng)大于10Ω。防雷設(shè)備的接地引下線要用圓鋼或扁鋼，截面積不得小于45平方毫米，要進(jìn)行焊接，有相色標(biāo)示的防銹漆，防止連接處銹蝕和地下部分銹蝕開路。

定期進(jìn)行防雷和接地裝置的巡視測(cè)試。防雷裝置應(yīng)在雷雨季節(jié)之前投入運(yùn)行。接地電阻的測(cè)量周期：柱上變壓器、配電室、柱上開關(guān)設(shè)備、柱上電容器設(shè)備的接地電阻測(cè)量應(yīng)每?jī)赡赀M(jìn)行一次，其他設(shè)備的接地電阻測(cè)量每四年進(jìn)行一次，接地電阻測(cè)量應(yīng)在干燥天氣進(jìn)行。總?cè)萘?00kVA及以上的變壓器，其接地電阻不應(yīng)大于4Ω，每個(gè)重復(fù)接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于10Ω，總?cè)萘?00kVA以下的變壓器，其接地電阻不應(yīng)大于10Ω。配電室接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于4Ω。有避雷線的配電線路，其桿塔接地電阻不宜大于下列數(shù)值：土壤電阻率ΩΜ？芨100，工頻接地電阻10Ω；土壤電阻率ΩΜ100-500，工頻接地電阻15Ω。

巡視內(nèi)容主要有七個(gè)方面：一是避雷器外觀有無(wú)破損、開裂，有無(wú)閃絡(luò)痕跡，表面是否臟污。二是避雷器上下引線連接是否良好。引線與構(gòu)架、導(dǎo)線距離是否符合規(guī)定。三是避雷器支架是否歪斜，鐵件有無(wú)銹蝕，固定是否牢固。四是帶脫離裝置的避雷器是否動(dòng)作。五是防雷金具等保護(hù)間隙有無(wú)燒毀痕跡、銹蝕或被外物短接，間隙距離是否符合規(guī)定。六是接地線和連接體的連接是否可靠，接地線絕緣護(hù)套是否破損，接地體是否外露地面、嚴(yán)重銹蝕，在埋設(shè)范圍有無(wú)取土開完的土方工程。七是接地電阻是否滿足規(guī)定要求。

最后，整體上講，防雷措施基本手段就是遮蓋、堵截、重合閘、絕緣水平提高等，同時(shí)做好運(yùn)行維護(hù)和測(cè)量工作。