10kV配電線路雷擊故障分析及防雷措施

蔣彥君（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司防城港供電局，廣西防城港538001）

10kV配電線路雷擊故障分析及防雷措施

蔣彥君（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司防城港供電局，廣西防城港538001）

由于10kV配電線路長(zhǎng)、范圍廣，直接影響著供電企業(yè)的運(yùn)行及廣大人民群眾生活供電的需求。而雷擊跳閘一直是影響10kV配電線路供電穩(wěn)定性的主要因素，本文就10kV配電線路雷擊故障做出分析，并對(duì)防雷措施提供一些建議。

10kV配電線路；雷擊故障；防雷措施

引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷擊導(dǎo)致10kV配電線路跳閘故障約占跳閘總數(shù)37%，10kV配電線路一旦遭到雷擊不僅導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)行發(fā)生故障，也極大地影響了人們?nèi)粘５纳a(chǎn)和生活。為此運(yùn)行人員必須熟悉掌握相關(guān)10kV配電線路雷擊故障的應(yīng)急措施，從而在線路故障發(fā)生時(shí)，能夠迅速發(fā)現(xiàn)配電線路的安全隱患以及設(shè)備缺陷，以保證10kV配電線路能穩(wěn)定安全的運(yùn)行、供電，以便縮短停電時(shí)間及停電面積，并做好日常10kV配電線路的防雷工作。

1 雷電產(chǎn)生原因及雷擊分類

雷電通常產(chǎn)生于對(duì)流旺盛的積雨云層中，冰晶的凇附，水滴的破碎以空氣對(duì)流等過(guò)程，使云層產(chǎn)生電荷，當(dāng)云層上、下部之間形成一定程度的電位差后，就形成“云間放電”。配電線路受到雷電雷擊的形式主要有兩種：

一種是感應(yīng)雷過(guò)電壓，當(dāng)配電線路附近有雷電，并當(dāng)雷電處于先導(dǎo)放電時(shí)，先導(dǎo)通道中的電荷對(duì)配電線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)，線路上的正電荷被拉到接近電場(chǎng)驟變點(diǎn)鄰近的導(dǎo)線上，而變成束縛電荷。雷云在主放電階段時(shí)電荷迅速中和，這時(shí)配電線路的導(dǎo)線里原有的束縛電荷立即變?yōu)樽杂呻姾桑杂呻姾上驅(qū)Ь€兩邊流動(dòng)而造成的過(guò)電壓稱為靜電感應(yīng)過(guò)電壓。并且由于直擊雷放電時(shí)造成了很強(qiáng)的脈沖磁場(chǎng)，其磁力線通過(guò)配電線路導(dǎo)線和大地之間構(gòu)成的電氣回路，在線路上產(chǎn)生瞬間電磁感應(yīng)過(guò)電壓。由電磁感應(yīng)過(guò)電壓與靜電感應(yīng)過(guò)電壓電磁感應(yīng)過(guò)電壓相互疊加成的感應(yīng)雷過(guò)電壓，其幅值可達(dá)到400～500左右kV，已超過(guò)配電線路設(shè)備和絕緣子的雷電沖擊耐壓，極有可能造成電線線路跳閘故障。因此，減少感應(yīng)雷過(guò)電壓是10kV線路進(jìn)行防雷的主要因素。

另外一種是直擊雷，根據(jù)國(guó)家相關(guān)防雷規(guī)定，因?yàn)槟苤苯訐糁信潆娋€路的雷電非常少，所以10kV及以下配電設(shè)備和線路不單獨(dú)進(jìn)行裝設(shè)避雷針或架設(shè)避雷線等防雷措施保護(hù)。

2 10kV配電線路雷擊跳閘的條件

當(dāng)10kV配電線路雷電電流超過(guò)線路沖擊耐壓水平時(shí)而引起絕緣子產(chǎn)生閃絡(luò)沖擊，但由于閃絡(luò)沖擊時(shí)間比較短，所以不會(huì)引起配電線路的跳閘。如果雷電消失之后，配電線路持續(xù)工作導(dǎo)致電壓產(chǎn)生的工頻短路電流電弧一直存在的話，那么將導(dǎo)致10kV配電線路的跳閘。

通常情況下，10kV配電線路和絕緣水平比較低，雷閃放電而導(dǎo)致導(dǎo)線對(duì)大地閃絡(luò)是無(wú)法規(guī)避的，因此10kV配電線路因雷擊而導(dǎo)致跳閘需要具備一下兩個(gè)條件：雷擊時(shí)，雷擊過(guò)電壓超過(guò)配電線路的絕緣水平導(dǎo)致配電線路絕緣子沖擊閃絡(luò)，而時(shí)間持續(xù)有幾十微秒，配電線路開(kāi)關(guān)來(lái)不及跳閘；閃絡(luò)沖擊變成穩(wěn)定工頻電弧而造成相間短路因而導(dǎo)致10kV配電線路跳閘。

3 影響雷擊配電線路頻率的幾個(gè)主要因素

根據(jù)10kV配電線路受感應(yīng)雷擊的原因分析，影響雷擊10kV配電線路頻率主要有以下幾個(gè)因素：①在較高的建筑物、較突出的樹(shù)木、山體以及通信信號(hào)塔等容易落雷的物體附近都容易導(dǎo)致配電線路跳閘，因?yàn)樵诳諘绲貐^(qū)，配電線路失去了建筑物的保護(hù)及阻擋作用，容易發(fā)生配電線路跳閘故障；②穿過(guò)山區(qū)水體（如魚(yú)塘、水庫(kù)、河流），水體與山區(qū)電阻率較高的大地相比，水是良好的導(dǎo)電體，擁有相對(duì)快的放電速度以及集束電荷，集雷效果更加的明顯，導(dǎo)致附近的感應(yīng)累過(guò)電壓也相對(duì)較高，更容易導(dǎo)致10kV配電線路雷擊跳閘；③配電線路雷擊跳閘事故更集中在每年的5～10月份，因?yàn)殡S著雷雨季節(jié)的到來(lái)，5～10月份是雷閃放電的高頻期，因此配電線路跳閘相對(duì)處于一個(gè)很高的水平。

4 我國(guó)10kV配電線路的防雷現(xiàn)狀分析

提高配電線路的穩(wěn)定性是完善電氣設(shè)施建設(shè)并保障供電能力穩(wěn)定的重要內(nèi)容，長(zhǎng)久以來(lái)，為了降低因雷擊災(zāi)害導(dǎo)致供電線路的故障發(fā)生，人們?cè)诓粩嗟母纳品览追桨敢约胺览椎难b置設(shè)施，開(kāi)始應(yīng)用實(shí)踐新材料和新技術(shù)在電力系統(tǒng)的建設(shè)中。比管型避雷器、保護(hù)間隙避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器的避雷器，這就為10kV配電線路的防雷問(wèn)題的解決以及接地材料的發(fā)展提供了非常良好的解決方案。

現(xiàn)階段，我國(guó)10kV配電線路的防雷規(guī)范與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是有很多不成熟的，依然存在著很多問(wèn)題以及漏洞，導(dǎo)致雷擊事故而跳閘、停電的故障時(shí)有發(fā)生，雖然各方已對(duì)雷擊事故而引起的10kV配電線路的問(wèn)題高度重視起來(lái)，國(guó)家也不斷對(duì)電力防雷設(shè)施和線路進(jìn)行投入和改造，但防雷效果還是有待提高的。究其原因如下幾點(diǎn)，一方面，沒(méi)有依據(jù)各個(gè)地區(qū)的實(shí)際情況和特征來(lái)開(kāi)展科學(xué)合理的安排，比如有些地區(qū)直擊雷的事故比較多，安裝普通的防雷設(shè)施設(shè)備已不能很好的避免雷擊事故，有的地區(qū)感應(yīng)雷過(guò)雷擊的事故比較多，而該地區(qū)卻沒(méi)有質(zhì)量較好的防雷設(shè)施設(shè)備導(dǎo)致不能有效防雷。另一方面是因?yàn)檫€有許多地方的防雷規(guī)劃嚴(yán)重落后，很多地區(qū)未能完善防雷方案設(shè)計(jì)以及防雷設(shè)施設(shè)備的建設(shè)，甚至沒(méi)有安裝基本的防雷設(shè)施設(shè)備，使得整體的防雷質(zhì)量達(dá)不到防雷效果。

目前，我國(guó)對(duì)10kV配電線路的防雷資金投入不足，缺乏完善的培育專業(yè)人才機(jī)構(gòu)和制度，在國(guó)家下?lián)艿馁Y金投入又得不到高效的使用，導(dǎo)致我國(guó)的防雷措施完善計(jì)劃進(jìn)度緩慢。

5 10kV配電線路目前采取的防雷措施

10kV配電線路的防雷擊問(wèn)題是全國(guó)以及全世界電力實(shí)施過(guò)程中的嚴(yán)峻問(wèn)題，國(guó)內(nèi)和國(guó)外的許多學(xué)者和專家都對(duì)防治10kV配電線路的雷擊故障做了很多研討性的工作，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)總結(jié)有以下幾個(gè)措施：

5.1 安裝避雷器

最常用的避雷方法就是安裝避雷器，避雷器的發(fā)明到漸漸的被完善，其保護(hù)功能已有了較大的提高。避雷器當(dāng)放電時(shí)可以泄放雷電荷，當(dāng)協(xié)防完成后又可以在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)其絕緣的功能，這可以讓配電線路在受到雷擊時(shí)能夠規(guī)避跳閘。然而值得留意的是利用避雷器的進(jìn)程中應(yīng)保證能過(guò)順利泄放雷電荷的同時(shí)也要保證接地電阻盡量的小。采用氧化鋅電阻是現(xiàn)階段避雷器性能較為優(yōu)良的避雷器，這種避雷器在工作電壓時(shí)，通過(guò)的電流僅僅只有幾百微安，這可以讓該避雷器被設(shè)計(jì)為較無(wú)間隔的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也保證了在尺寸小的情況下又具有良好的保護(hù)性能。

5.2 設(shè)置架空避雷線

設(shè)置架空的避雷線雖說(shuō)是一種傳統(tǒng)的防雷措施，但就實(shí)踐來(lái)說(shuō)確實(shí)是有效果的，其是利用架空避雷線的電磁屏蔽功能來(lái)保護(hù)10kV配電線路。設(shè)置架空的避雷線還可能不用和其它避雷設(shè)施設(shè)備一樣的進(jìn)行維護(hù)，但設(shè)置架空的避雷線路的投入成本相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較高，并對(duì)于雷電的繞擊現(xiàn)象不能起到比較有效的保護(hù)效果，可是設(shè)置架空的避雷線是在10kV配電線路的防雷設(shè)施上常用的一種措施。

5.3 加強(qiáng)線路元件的絕緣強(qiáng)度

雷擊針式絕緣子的事故是10kV配電線路中最為常見(jiàn)的一種雷擊事故。這類事故產(chǎn)生的主要原因不只是針式絕緣子的原件質(zhì)量不過(guò)關(guān)和事故地區(qū)多雷雨天氣的因素，其絕緣強(qiáng)度不夠強(qiáng)也是一個(gè)最重要因素。在10kV配電線路不斷完善改造的過(guò)程中，漸漸淘汰并溝線夾等絕緣性能不太好的導(dǎo)線連接器，而漸漸使用安普線夾等連接性能較好的導(dǎo)線連接器，也大大的提升了線路的防雷能力。

5.4 加強(qiáng)對(duì)10kV配電線路防雷設(shè)施的維護(hù)和管理

加強(qiáng)對(duì)已經(jīng)建設(shè)好的防雷設(shè)施設(shè)備的管理和維護(hù)，是除了設(shè)計(jì)防雷方案以及安裝各式各樣的防雷設(shè)施設(shè)備外能夠保持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)同時(shí)也是加強(qiáng)線路防雷能力的一個(gè)重要措施。管理維護(hù)人員在日常的管理和維護(hù)中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國(guó)家有關(guān)的法律法規(guī)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的防雷設(shè)施設(shè)備開(kāi)展及時(shí)的預(yù)備實(shí)驗(yàn)工作，以保證對(duì)防雷設(shè)施設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況有一個(gè)較為清晰的了解，比如對(duì)避雷設(shè)備的保養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)存在的隱患和缺陷，并及時(shí)給予處理，才能更好的保證真正需要這些設(shè)施設(shè)備起作用時(shí)候充當(dāng)10kV配電線路的保護(hù)衣。

6 結(jié)論

現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，以及人民群眾的生活水平的逐漸的提高，人們的生產(chǎn)和生活越來(lái)越離不開(kāi)穩(wěn)定可靠的電力建設(shè)。而雷電雷擊的干擾對(duì)人類生存生產(chǎn)活動(dòng)一直存在，當(dāng)然也對(duì)10kV配電線路的正常運(yùn)行也產(chǎn)生著不小的負(fù)面影響。而防雷工作的開(kāi)展必須抓住其關(guān)鍵點(diǎn)，才能有效的采取防雷措施，以至提高供電的穩(wěn)定性。并且，配電線路的設(shè)施設(shè)備的防雷保護(hù)措施的改造和完善還是一個(gè)不短的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程需要國(guó)家以及運(yùn)行維護(hù)人員的高度重視，進(jìn)行技術(shù)和管理上的改進(jìn)，才能更好規(guī)避由雷擊故障造成的損失，從而保證電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行，更好地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的。

[1]秦 栗.10kV配電線路雷擊故障特性分析及防雷策略[J].電子測(cè)試，2013.

[2]黎鎮(zhèn)源.10kV配電線路雷擊故障分析及防雷措施[J].大科技，2015.

[3]陳 娟.降低10kV配電線路雷擊故障率的措施分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015.

TM863

A

2095-2066（2016）32-0086-02

2016-10-29