基于10kV配網(wǎng)線路防雷措施研究

黃國梅

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶廣寧供電局 廣東 廣寧 526300）

摘 要：文章針對特定的電網(wǎng)與線路結(jié)構(gòu)，研究分析防止絕緣導(dǎo)線雷擊斷線、配變雷擊損壞的綜合防雷方案，降低線路雷擊跳閘率，保障線路安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：10 kV；配網(wǎng)；雷害；措施

1 前言

10kV 配電網(wǎng)線路，由于絕緣水平較低，受雷電感應(yīng)過電壓的影響較大。雷擊事故嚴(yán)重影響了供電可靠性，而由感應(yīng)雷引起的跳閘事故的已經(jīng)成為危害10kV 配電線路的主要原因。如何落實(shí) 10kV配網(wǎng)線路防雷措施，提高線路防御雷擊傷害的能力，保證線路在雷雨情況下能夠正常運(yùn)行顯得尤為迫切。

2 原因分析

某供電所 2015 年6月至8月，發(fā)生雷擊導(dǎo)致線路障礙的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

從表1可見，共12起線路障礙發(fā)生的位置主要有3處：絕緣導(dǎo)線、架空線路和電纜連接處、臺架。引起故障的位置除一起外，其余都發(fā)生在架空線路上，這與架空線路本身的分布廣、設(shè)備多、絕緣水平低的特點(diǎn)有密切關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計，配電網(wǎng)架空線路感應(yīng)雷過電壓一般不超過 500kV，但已對配電網(wǎng)線路絕緣足以造成威脅。架設(shè)避雷線是架空線路防止感應(yīng)雷過電壓的有效措施，但根據(jù) 10kV配電網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn)，一般不沿全線架設(shè)避雷線。為此，本文探討除裝設(shè)避雷線外的具體防雷措施，下面對故障原因進(jìn)行分析。

2.1 絕緣導(dǎo)線斷線

絕緣導(dǎo)線遭遇雷擊時會發(fā)生斷線故障，這是由于其結(jié)構(gòu)造成的，當(dāng)雷電過電壓作用于絕緣導(dǎo)線上，導(dǎo)線絕緣相對薄弱的絕緣子會發(fā)生閃絡(luò)并使導(dǎo)線絕緣層擊穿，接續(xù)的工頻短路電流將對地產(chǎn)生電弧，由于電弧受到周圍絕緣層的阻隔，被鉗制在擊穿點(diǎn)固定燃燒，在雷電壓作用過去之前使導(dǎo)線燒斷。此外，線路絕緣水平與電氣設(shè)備絕緣水平配合存在的問題，也會造成線路雷害故障。由于線路絕緣子的閃絡(luò)電壓較高，而避雷器泄流能力有限，如果在線路上因雷擊產(chǎn)生較高的雷電過電壓時，保護(hù)配電設(shè)備或電纜線路的單組避雷器可能無法將雷電流充分泄入大地，從而使得一部分雷電過電壓仍能侵入配電設(shè)備以及電纜線路側(cè)，繼而很可能造成配電設(shè)備因雷電損壞事故以及導(dǎo)致線路跳閘事故的頻繁發(fā)生。因此，這樣在變壓器和線路的絕緣配合上并不合理，使得線路遭受雷擊時，雷電過電壓得不到有效的衰減和泄放。當(dāng)侵入波入侵時，作用在變壓器上的沖擊電壓最大值往往會超過變壓器的雷電沖擊耐受值而把變壓器打壞。同時過高的雷電流也會將高壓熔斷器燒壞，造成線路跳閘。

2.2 架空與電纜連接處避雷器燒毀

架空線路與電纜連接處會發(fā)生電壓突變，圖 1 為架空線和電纜線路連接時雷電波示意圖。

如圖 1 所示，架空線路和電纜相連的線路，此時點(diǎn) 1、2 處的波阻抗不同，當(dāng)雷電波從 1 向 2 方向入侵時，雷電波在兩點(diǎn)之間發(fā)生多次折反射。設(shè)在點(diǎn) 1、2 的折射系數(shù)為α1、α2，即點(diǎn) 2 處的電壓經(jīng)過多次的折反射后，存在波峰疊加的情況，在組合參數(shù)最不利的情況下，點(diǎn) 2 的電壓 U2q會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于入侵電壓，從而出現(xiàn)連接處避雷器燒毀的現(xiàn)象。

2.3 臺架避雷器燒毀

表1中，共發(fā)生4次臺架避雷器遭受雷擊燒毀的情況，這是由于臺架避雷器處于相對較高的位置，遭受雷擊的幾率增加，同時還有線路傳遞過電壓以及變壓器低壓側(cè)逆變換過電壓的影響，導(dǎo)致臺架避雷器動作的頻率增大，整體工作性能相應(yīng)會下降。在線路故障中，被保護(hù)變壓器及其它設(shè)備均正常，更換損壞避雷器后，均夠恢復(fù)正常送電。

2.4 感應(yīng)過電壓的影響

由于10kV配電線路部分線路段位于城郊，線路桿塔周圍多為水塘和水田，當(dāng)雷云對線路附近地面放電時，在大地中被雷電感應(yīng)的異號電荷迅速向雷擊點(diǎn)兩側(cè)移動，而水的電導(dǎo)率

要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于周圍土壤的電導(dǎo)率，從而導(dǎo)致線路容量在遭受雷擊時產(chǎn)生的感應(yīng)雷過電壓而跳閘。另外，該10kV配電線路所在地區(qū)工廠企業(yè)較為集中，是重點(diǎn)的供電地區(qū)，所以這里的配電線路較為密集，線路的交叉跨越也較為復(fù)雜，因而，線路不僅受到來自雷電引起的感應(yīng)過電壓的影響，而且受到來自線路與線路之間耦合效應(yīng)引起的感應(yīng)過電壓的影響。

2.5 接地引下線存在的問題

接地引下線作為設(shè)備與接地體之間的連接體，對配電設(shè)備的接地起到了重要的作用。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況，接地引下線的問題主要集中在以下兩個方面。

2.5.1 接地引下線規(guī)格不統(tǒng)一，在調(diào)研的過程中發(fā)現(xiàn)，存在多種樣式的接地引下線，有扁鐵和銅線等，且接地引下線連接不規(guī)范，部分接地引下線存在冗長及未正確連接等問題。

2.5.2 居民用電護(hù)電意識不強(qiáng)，接地引下線甚至線路高壓側(cè)電線偷盜現(xiàn)象較為嚴(yán)重，該10kV配電線路大部分路段存在桿塔接地引下線斷裂、破壞的情況，初步調(diào)查應(yīng)為附近居民所為。

3 防范措施

3.1 絕緣導(dǎo)線的防雷

3.1.1 桿塔上安裝避雷器或保護(hù)間隙，以吸收雷擊閃絡(luò)后的放電能量，限制工頻續(xù)流，縮短電弧燃弧時間。

3.1.2 將絕緣導(dǎo)線與絕緣子相連部位的絕緣層剝掉，讓電弧在電磁力的作用下在導(dǎo)線表面移動，有效減輕電弧對絕緣導(dǎo)線的破壞，降低斷線的幾率。

3.2 合理配置避雷器

3.2.1 根據(jù)雷電定位系統(tǒng)和運(yùn)行材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計，合理考慮避雷器安裝密度，在雷擊密集的局部地區(qū)，可每基桿塔裝設(shè)一組避雷器；在雷擊發(fā)生較多的配電線路上，可間隔 2～3基桿塔裝設(shè)一組；在雷擊較少的地區(qū)，可隔 5～6基桿塔安裝。

3.2.2 對于架空與電纜混合的線路會發(fā)生折反射，導(dǎo)致線路末端電壓突變，我們必須在各連接處安裝避雷器來限制過電壓，并采用定期試驗和輪換的手段來保證避雷器始終處于良好的工作狀態(tài)。

3.2.3 選用過電壓保護(hù)器

過電壓保護(hù)器采用了氧化鋅非線性電阻片和放電間隙相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，在正常電壓下，氧化鋅電阻片內(nèi)不通電流，從而延緩其老化過程，使用壽命得到延長，特別適用于臺架避雷器的現(xiàn)場使用。另外，即使氧化鋅電發(fā)生爆炸燒毀的情況，由于放電間隙的隔離，線路不會發(fā)生接地故障。

3.2.4 安裝過電壓保護(hù)間隙

過電壓保護(hù)間隙制作成兩個球頭間隙，這樣可以避免配電線路使用其他形狀的間隙而出現(xiàn)的電暈損耗，角型間隙放電時，電弧會沿羊角迅速向上移動而被拉長，因而容易自行滅

弧，間隙不會嚴(yán)重?zé)齻?/p>

3.3 提高線路絕緣耐壓水平

適當(dāng)增加絕緣子的片數(shù)，將針式瓷瓶更換成合成絕緣子等措施，將會減小絕緣子串的工頻電場強(qiáng)度，從而降低雷擊閃絡(luò)后轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定電弧的幾率，線路跳閘的次數(shù)也會相應(yīng)降低，再配合線路自動重合閘的作用，可以保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。

3.4 避雷器引線改進(jìn)

避雷器受雷擊燒毀后，避雷器上引線由于失去支持，在重力的作用下搭接在構(gòu)架上，引線相間短路和單相接地故障。從表1統(tǒng)計表中顯示，發(fā)生因為避雷器燒毀引起短路和接地的故障共 4 起，為此，要求在安裝避雷器時，盡量縮短引線，并使引線從上自下安裝，保證避雷器爆炸后，引線對地保持足夠的距離，不會搭接到金屬構(gòu)架上，從而減小引起線路短路和單相接地故障。

3.5 保護(hù)好接地引下線

為保護(hù)好接地引下線，線路運(yùn)行維護(hù)單位應(yīng)加強(qiáng)用電安全宣傳，在群眾中做好有關(guān)電力設(shè)施重要性的宣傳工作。另外，供電單位應(yīng)加強(qiáng)線路的巡視工作，配合保安部門打擊對電力基礎(chǔ)設(shè)施的偷盜行為。最后可根據(jù)實(shí)際情況，選擇性的用扁鐵代替接地引下線的地上部分，并使其緊固，從而降低電力基礎(chǔ)設(shè)施被破壞、偷盜的幾率，提高配電線路的運(yùn)行可靠性。

4 結(jié)語

10kV配電線路的安全運(yùn)行水平會直接影響到供電企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，提高線路防雷水平，對提高配電線路供電可靠性，確保電網(wǎng)安全有著重要影響。防止架空配電線路遭受雷擊的措施是多種多樣的，各有優(yōu)缺點(diǎn)，架設(shè)避雷線、裝設(shè)避雷器、架空線路過電壓保護(hù)器等措施對于提高線路防雷能力有一定的影響，但需因地制宜，從實(shí)際出發(fā)，才能做好線路防雷工作，從而保證電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行。

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