10kV配電線路雷擊故障特性分析及防雷策略

韓琰

【摘要】：隨著城市居民生活質(zhì)素的不斷提高以及農(nóng)村居民對經(jīng)濟(jì)作物的大力投入，對電力供應(yīng)也提出了更高的要求。近年來，城鄉(xiāng)的10kV配電線路因遭受雷擊出現(xiàn)跳閘故障的情況越來越多，雷擊現(xiàn)象已是產(chǎn)生10kV配電線故障的重要原因之一。雷擊現(xiàn)象不僅影響到10kV配電線路的正常運(yùn)行，還影響我國國民的正常生產(chǎn)生活。為此對如何降低10kV配電線路雷擊故障率進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析，促使10kV配電線路故障率的有效減少，保障人民的生產(chǎn)生活的正常運(yùn)行，顯得尤為急切和重要。

【關(guān)鍵詞】：10kV配電線路；雷擊故障；防雷策略

1、雷擊分類

1.1直擊雷

直擊雷主要就是指帶電的云層直接對某物進(jìn)行猛烈地放電，其破壞力十分巨大。根據(jù)我國相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，10kV及以下的配電線路和設(shè)備并不會單獨(dú)設(shè)立相應(yīng)的避雷線和避雷針，其主要原因是因?yàn)橹苯訐糁信潆娋€路的雷電比較少。

1.2感應(yīng)雷雷擊過電壓

雷云在進(jìn)行放電之前，線路上的正電荷逐漸吸引到靠近電場突變點(diǎn)附近的導(dǎo)線上，轉(zhuǎn)變?yōu)槭`電荷，負(fù)電荷將會被排斥到兩側(cè)運(yùn)動。雷云在進(jìn)行放電的時候，負(fù)電荷會迅速地中和，正電荷逐漸會失去束縛力，最終以電壓波的形式向兩端迅速傳播，形成了靜電感應(yīng)過電壓。另外，直擊雷放電逐漸會形成強(qiáng)大的脈沖磁場，磁力線會穿過配電線路導(dǎo)線與大地之間形成的電氣回路，瞬間就能夠產(chǎn)生電磁感應(yīng)過電壓。靜電感應(yīng)過電壓和電磁感應(yīng)過電壓會逐漸疊加，從而形成感應(yīng)雷過電壓，幅值可以高達(dá)400kV-500kV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)備的雷電沖擊耐壓，進(jìn)而出現(xiàn)故障，最終導(dǎo)致跳閘等現(xiàn)象的發(fā)生。

2、10kV配電線路的防雷現(xiàn)狀

架空絕緣導(dǎo)線作為國際上使用率最高的線路架設(shè)形式，自其普遍被應(yīng)用于實(shí)際生活中，各個國家就開始針對自己國家的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、科研成果以及當(dāng)?shù)貙?shí)際的天氣氣候等因素，各自采取了最適合的防雷擊故障的防范措施，其歸根結(jié)底主要可分為“疏導(dǎo)”與“堵塞”兩種。

采用“疏導(dǎo)”方法，即當(dāng)受到雷擊時，盡快將雷擊閃絡(luò)后的電弧疏導(dǎo)，從而可以讓導(dǎo)線免收燒壞的風(fēng)險。在瑞典和美國，常見的“疏導(dǎo)”方法時采用閃絡(luò)保護(hù)型線夾，具體做法是剝離絕緣子串和導(dǎo)線之間的絕緣層，然后再以保護(hù)型線夾加固。

采用“堵塞”方法，即為了減少雷擊閃絡(luò)的次數(shù)，從而盡量增強(qiáng)絕緣水平。在日本，常見的避雷器為限流消弧角，其原理就是增長了雷擊閃絡(luò)的路徑，從而從根本上增強(qiáng)了線路的絕緣水平。這類方法效果較“疏導(dǎo)”法來說更為明顯，缺點(diǎn)是實(shí)際操作難度大，成本高。我國根據(jù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平發(fā)展，大多地區(qū)采用“疏導(dǎo)式”的防雷措施，我國雖然對架空絕緣導(dǎo)線的研究起步較其他國家晚，可近幾年的防雷措施研究也漸漸重視起來，北京、上海等城市已先后開展了防雷措施的研究實(shí)踐活動。從全國來看，經(jīng)濟(jì)越好的城市在10kV配電線路防雷方面的措施防御得越好，在一些比較偏遠(yuǎn)的地方卻不盡人意，很多裸線在雷擊下根本無法適應(yīng)，直接導(dǎo)致故障的產(chǎn)生，上述的一些防雷現(xiàn)狀也只是應(yīng)用在大部分地區(qū)，一小部分地區(qū)的10kV配電線路復(fù)雜并且粗略，在氣候環(huán)境惡劣的情況下無法正常運(yùn)作，常常發(fā)生故障。

3、10kV配電線路防雷策略

3.1架空避雷線的合理使用

架空避雷線經(jīng)常出現(xiàn)在較大型建筑以及發(fā)射架等設(shè)備中，架空避雷線具有良好的屏蔽功效特點(diǎn)，架空避雷線在10kV配電線路中的使用可以在很大程度上提升避雷結(jié)構(gòu)的有效性，可以對1OkV配電線網(wǎng)進(jìn)行有效的保護(hù)，因此在10kV配電線路的避雷措施當(dāng)中得到了人們的廣泛應(yīng)用，并且在運(yùn)用過程中也取得了顯著的效果。

3.2安裝專門的避雷器

避雷器是10kV配電線路當(dāng)中重要的防雷裝置，能夠?qū)φ麄€線路起到良好的保護(hù)作用。無間隙避雷器在工頻電壓、續(xù)流以及雷過電壓的共同作用下，很容易發(fā)生老化的現(xiàn)象，從而使防雷作用失效。氧化鋅避雷器能夠?qū)ε潆娋€路中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行專門的保護(hù)，如果在柱上開關(guān)和刀閘進(jìn)行避雷器安裝，就可以對配電線路進(jìn)行全面的保護(hù)。

3.3線路絕緣水平的提高

感應(yīng)雷過電壓的幅值主要是與雷云活動和放電的隨機(jī)性有所關(guān)聯(lián)，感應(yīng)雷過電壓所承受的幅值理應(yīng)要小于直擊雷過電壓的幅值，其范圍浮動較大，因此很難控制，當(dāng)直擊雷過電壓的幅值小于感應(yīng)雷過電壓的幅值時就會造成10kV配電線路的故障，造成短路等現(xiàn)象，因此要提高線路絕緣水平。但是我國現(xiàn)在很多電網(wǎng)之間的距離長，絕緣水平低，當(dāng)產(chǎn)生上述情況時便會很容易地造成一定的事故，而且以現(xiàn)在中國大多數(shù)10kV配電線路的同塔多回路技術(shù)來看，距離上很成問題。在這里建議可以采取一些先進(jìn)的技術(shù)和材料，計算精確的情況下將裸線換成絕緣導(dǎo)線，這樣雖然增加了成本，但也增加了絕緣皮，提高了線路絕緣的水平，起到了幫助更好地防雷的作用。

3.4防雷過電壓保護(hù)器

防雷過電壓保護(hù)器的主要工作原理就是與10kV配電線路的絕緣子以及導(dǎo)線進(jìn)行并聯(lián)，進(jìn)而通過導(dǎo)線引流球之間的串聯(lián)間隙達(dá)到較好的避雷效果。10kV配電線路中的避雷措施主要就是防雷過電壓保護(hù)器本身具有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如較好的使用性和經(jīng)濟(jì)性。在選擇防雷過電壓保護(hù)器的時候，相關(guān)的工作人員必須要保障其合理的配置和安裝，減少安置的失誤，從根本上提高10kV配電線路的避雷能力。

3.5有選擇性地投運(yùn)自動重合閘裝置

10kV配電線路只要發(fā)生了雷擊故障，就很難對其進(jìn)行完全的修復(fù)。為了避免雷擊故障進(jìn)一步擴(kuò)大，應(yīng)在在線路中的某些位置安裝自動重合閘裝置。如果配電線路采用的全都是電纜，可以不安裝自動重合閘裝置。如果是電纜和架空絕緣導(dǎo)線的混合線路，而且電纜占整個線路40%以上時，可以不考慮安裝自動重合閘裝置。如果是電纜和架空的裸線混合線路，且電纜的長度達(dá)到整個線路的50%以上，也可以不考慮采用自動重合閘裝置。

結(jié)語

綜上所述，配電線路的運(yùn)維人員在工作當(dāng)中應(yīng)當(dāng)對直擊雷、感應(yīng)雷、地電位等進(jìn)行相關(guān)了解和認(rèn)知，并且要在了解的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)合理的研究。從而做到避雷器的合理使用、架空避雷線的合理使用、線路過電壓保護(hù)器的合理安置以及配電線路絕緣水平的合理提升，從而最終達(dá)到我國10kV配電線路雷擊故障率最大限度的減少，促進(jìn)電力系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的同時，保障人民的生活正常運(yùn)行。

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