10kV配電線路雷擊跳閘因素分析及其防雷性能評(píng)估

賴躍龍 龔錦泉

10kV配電線路雷擊跳閘因素分析及其防雷性能評(píng)估

賴躍龍1龔錦泉2

（1.國(guó)網(wǎng)江西省電力公司龍南縣供電分公司 江西龍南 341700 2.國(guó)網(wǎng)江西省電力公司于都縣供電分公司 江西于都 342300）

本文主要是對(duì)10kV配電線路的跳閘原因進(jìn)行分析，并對(duì)具體的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)具體的方法以維持電路安全，減少故障的發(fā)生概率，以保證居民以及企業(yè)的用電安全，避免由于雷擊跳閘導(dǎo)致的停電停產(chǎn)問(wèn)題，避免不必要的經(jīng)濟(jì)以及人員損失[1]。

10kV配電線路；雷擊；跳閘

目前，國(guó)家許多的配電網(wǎng)都采用10kV的配電線路，10kV配電線路幾乎涵蓋我國(guó)全國(guó)范圍之內(nèi)，涵蓋層面非常之廣，而且其有著絕緣水平低的普遍特點(diǎn)。但在整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，還是會(huì)由于各種原因?qū)е陆?jīng)常跳閘，而在這些各種各樣的跳閘原因中，由于雷擊導(dǎo)致的跳閘事件概率也相當(dāng)之大，由于雷害導(dǎo)致線路跳閘，會(huì)嚴(yán)重危害線路設(shè)備安全，不僅造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，在一定程度上還會(huì)威脅人員的生命安全[2]。

1 10kV配電線路雷擊故障分析

1.1 10kV配電線路概況分析

目前，全國(guó)由于電路跳閘停電導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失以及人員安全威脅狀況不斷發(fā)生，而且根據(jù)全國(guó)數(shù)據(jù)的調(diào)查顯示，雷擊導(dǎo)致的跳閘概率已經(jīng)占了50%以上，而這些由于雷擊導(dǎo)致的跳閘事故中，由于絕緣子串閃絡(luò)跳閘導(dǎo)致的跳閘比例最高，其次是由于避雷器擊穿等等一系列的避雷器故障導(dǎo)致的電網(wǎng)跳閘。其中避雷器擊穿的跳閘事故包括：①避雷器擊穿其保護(hù)相發(fā)生單相接地故障；②雙向相擊穿，碎片跌落過(guò)程中，打落在其他相導(dǎo)線上造成兩相短路；③三相避雷器同時(shí)擊穿，導(dǎo)致三相對(duì)地短路[3]。

這些避雷針導(dǎo)致的故障都會(huì)使避雷器的正常使用造成影響，從而導(dǎo)致停電事故、跳閘事故的發(fā)生。

1.2 雷擊故障發(fā)生的隨機(jī)性

另外，雷擊跳閘事故的發(fā)生也具有其一定的隨機(jī)性，這主要是由于空氣的流動(dòng)存在著復(fù)雜的形勢(shì)問(wèn)題，導(dǎo)致空氣中氣流以及天氣的變化不確定，而使得雷擊在空氣中范圍和層面發(fā)生改變，具有不可預(yù)測(cè)的特點(diǎn)。從而導(dǎo)致各種雷擊電路跳閘事故的發(fā)生，具有十分的不確定性，這給維修和檢測(cè)也帶來(lái)了一定的困擾，無(wú)法做到準(zhǔn)確的預(yù)估以及詳細(xì)的判斷。

1.3 10kV配電線路特點(diǎn)分析

雷擊導(dǎo)致跳閘事故的發(fā)生地點(diǎn)有其一定的規(guī)律性，其依據(jù)具體的地方地形地貌變化具有一定的相關(guān)性，受地閃時(shí)空分布規(guī)律和地形地貌會(huì)導(dǎo)致雷擊事故的發(fā)生概率不盡相同。一般雷擊事故會(huì)發(fā)生在人口密度較低的地方，在城市邊緣的發(fā)生概率最高。由于10kV配電線路等線路安裝高度不高，導(dǎo)致其與建筑物之間存在一定的相關(guān)性，建筑物對(duì)線路本身具有一定的保護(hù)作用，而在較為空曠的地區(qū)，由于建筑物的密度不高，而且周圍沒(méi)有比較明顯的物體遮擋，使得線路暴露在空曠的地區(qū)，容易發(fā)生安全事故使雷擊對(duì)其造成的不利影響大大增強(qiáng)，從而容易導(dǎo)致發(fā)生跳閘事故[4]。另外，跳閘事故的發(fā)生時(shí)間具有一定的集中性，一般是發(fā)生在一個(gè)月度具體的某幾天。這主要是由于天氣及季節(jié)對(duì)雷擊概率的因素影響。某些季節(jié)，比如春季多雨季節(jié)，夏季雷電高發(fā)季節(jié)等，容易導(dǎo)致雷電的產(chǎn)生，由于雷擊概率增加導(dǎo)致線路被雷擊擊中的概率相對(duì)增加，電網(wǎng)跳閘的概率隨之增加。根據(jù)調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，一般在6～8月是雷擊線路跳閘的高發(fā)時(shí)段，而春季的主要線路跳閘高發(fā)時(shí)間點(diǎn)主要在三月左右。為了盡可能的避免配電線路設(shè)備發(fā)生故障以及配電線路安全造成的各種損傷，一般在某些具體的地方會(huì)安裝有線路避雷器。比如，在配電變壓器柱上開(kāi)關(guān)、刀閘等重要的配電設(shè)備處安裝避雷器，用避雷器來(lái)進(jìn)行保護(hù)；在線路易擊斷、跳閘故障多發(fā)的線路地區(qū)安裝避雷器；在架空導(dǎo)線與電纜線路轉(zhuǎn)換處安裝避雷器。

避雷器在具體的運(yùn)行過(guò)程中也容易發(fā)生一些質(zhì)量問(wèn)題及安全事故，因此需要相關(guān)的檢修人員對(duì)避雷器的正常使用情況進(jìn)行調(diào)查，需要經(jīng)常性的安全檢測(cè)，避免一系列的安全事故發(fā)生。在一定程度上提高用電的可靠性。

2 雷擊故障點(diǎn)與地閃時(shí)空分布規(guī)律的相關(guān)性研究

2.1 雷擊事故與雷電地閃在時(shí)間上的相關(guān)性

一般情況下，雷擊事故的發(fā)生概率與季節(jié)以及天氣情況息息相關(guān)。倘若是雷雨的多發(fā)季節(jié)，及雷擊跳閘事故的發(fā)生率也普遍比其他季節(jié)以及一些月份的發(fā)生概率更高，可以觀測(cè)到其線路的雷擊跳閘的次數(shù)明顯升高。而且在潮濕的環(huán)境下，線路的老化問(wèn)題也相對(duì)而言更加嚴(yán)重，線路的耐雷性能也相對(duì)而言會(huì)更低。因此，在具體的安全防護(hù)及防雷擊事故中需要對(duì)這些地區(qū)進(jìn)行著重觀測(cè)以及重點(diǎn)保護(hù)。有關(guān)部門(mén)需要對(duì)一些雷雨多發(fā)季節(jié)情況下的保修以及改善情況多做一些研究，以應(yīng)對(duì)雷雨季節(jié)的來(lái)臨。最好是根據(jù)地區(qū)的歷年天氣情況，來(lái)做一個(gè)具體的評(píng)估分析以及調(diào)查表，確定出雷雨多發(fā)季節(jié)在一年之中的發(fā)生具體時(shí)間段，并對(duì)這些時(shí)間段進(jìn)行詳細(xì)的政策分析，多做相關(guān)防防護(hù)措施。

2.2 雷擊故障點(diǎn)分布與地閃分布的相關(guān)性分析

地閃密度是表征地區(qū)雷電活動(dòng)強(qiáng)烈程度的重要參數(shù)，它定義為單位面積區(qū)域在一年里的落雷地閃密度，是反映具體的落雷次數(shù)的一個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)。相比其其他的一些相關(guān)科學(xué)概念，它會(huì)更加生動(dòng)的具體的合理的顯示出雷電參數(shù)的各項(xiàng)參數(shù)，并精確地反映一年中的地閃發(fā)生概率以及次數(shù)，還有頻率和密集程度等等。地閃密度的樣本基礎(chǔ)是來(lái)自于雷電定位系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)了多年來(lái)的技術(shù)推廣以及應(yīng)用，我們已經(jīng)電網(wǎng)以及相關(guān)的電力應(yīng)用方面逐步的建立了雷電定位的原始數(shù)據(jù)，它能夠通過(guò)具體的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)來(lái)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量，為雷電技術(shù)以及相關(guān)概率的發(fā)生提供了一個(gè)具體數(shù)據(jù)，能夠定位到電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，以提高人類的生命財(cái)產(chǎn)安全指數(shù)。盡量對(duì)于各種雷電事故的發(fā)生概率進(jìn)行一個(gè)相關(guān)事故監(jiān)測(cè)報(bào)告，以降低事故的發(fā)生比例。地閃密度的統(tǒng)計(jì)采用網(wǎng)格法，也就是將具體的對(duì)象進(jìn)行一個(gè)連續(xù)的面積近似的虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的各種地閃次數(shù)，進(jìn)行一個(gè)相應(yīng)的網(wǎng)格面積計(jì)算，然后得到的計(jì)算面積，用來(lái)顯示出地閃的概率以及相關(guān)事故發(fā)生情況[5]。

對(duì)于具體地區(qū)的防雷性能評(píng)估主要是根據(jù)相關(guān)避雷器的質(zhì)量情況、數(shù)量情況以及季節(jié)中雷電次數(shù)的發(fā)生情況進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的。一般情況下，雷電季節(jié)的發(fā)生概率與電擊跳閘事故的發(fā)生概率呈正相關(guān)。但是由于其具有隨機(jī)性，因此具體地方的防雷性能比例還需要更加詳盡的調(diào)查。

[1]關(guān)志根.高電壓工程基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

[2]宋庭新.基于網(wǎng)格計(jì)算的雷電電磁環(huán)境仿真[D].華中科技大學(xué)，2015.

[3]文武.感應(yīng)雷電磁干擾及防護(hù)研究[D].武漢大學(xué)，2004.

[4]譚湘海.輸電線路的防雷設(shè)計(jì)[D].湖南大學(xué)，2004

[5]李志娟.漂河配電網(wǎng)線路防雷技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2008.

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2016-10-19