10kV配網(wǎng)防雷技術(shù)措施探究

黎立

摘要：本文通過參數(shù)雷電對10kV配網(wǎng)的危害機(jī)理、10kV配網(wǎng)受雷害的主要故障形式以及10kV配網(wǎng)防雷措施，啟發(fā)配網(wǎng)工作者對防雷工作的思路，努力達(dá)到降低10kV配網(wǎng)雷擊故障率，提高供電可靠率的目的。

關(guān)鍵字：10kV配網(wǎng)；防雷；措施。

0.前言

防雷是配電線路、設(shè)備降低故障率的重要措施，也是如今最熱門的課題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來強(qiáng)雷區(qū)、多雷區(qū)配電線路、設(shè)備受“外力破壞-雷擊”引起的故障占總故障次數(shù)比例高達(dá)60%以上。而如今配網(wǎng)防雷措施較為薄弱，雷害是如今故障停電的主要原因，嚴(yán)重影響供電可靠性，一定程度上制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，也對用戶生產(chǎn)、生活造成嚴(yán)重影響，對構(gòu)建服務(wù)型供電企業(yè)起到負(fù)面影響。本文基于讀者具備一定配網(wǎng)防雷知識的基礎(chǔ)上展開論述。

1.雷電對10kV配網(wǎng)的危害機(jī)理

1.1直擊雷（或者繞擊雷）

直擊雷指雷云直接向電力設(shè)施放電，由于10kV配電線路、設(shè)備相對于輸電線路，對地距離有限，且由于附近高層建筑、植被等有一定的避雷效果，故10kV配電線路、設(shè)備受直擊雷概率相當(dāng)小。若受雷電直擊，線路、設(shè)備將立即擊穿，常常造成絕緣子擊穿、閃絡(luò)，導(dǎo)線燒斷，設(shè)備燒壞等故障。

1.2感應(yīng)雷

受直擊雷電流的電磁感應(yīng)，及雷云對設(shè)備、線路的靜電感應(yīng)影響，配電網(wǎng)容易出現(xiàn)感應(yīng)雷過電壓，若過電壓峰值過高或配網(wǎng)防雷強(qiáng)度不足，則容易引起設(shè)備故障、絕緣子閃絡(luò)或擊穿等問題。

1.3反擊過電壓（或雷電波入侵）

雷擊桿塔或配網(wǎng)建筑物，因桿塔的電感和接地電阻，容易引起良好接地的不帶電體具有較高電勢，其與10kV配電線路、設(shè)備的電勢差容易引起絕緣子閃絡(luò)，將過電壓引入配電網(wǎng)絡(luò)，引起連鎖故障。

2.10kV配網(wǎng)受雷害的主要故障形式

配網(wǎng)受雷擊過電壓，因絕緣子受潮，絕緣性能有所降低，在爬距不夠情況下，容易引起絕緣子表面閃絡(luò)或本體擊穿爆裂；設(shè)備容易引起絕緣介質(zhì)擊穿，造成相間短路或接地故障；防雷設(shè)施本體容易被雷電過電壓擊穿或因工頻續(xù)流擊穿或閃絡(luò)；導(dǎo)線容易因過流燒斷（絕緣導(dǎo)線容易因絕緣外套閃絡(luò)燒斷）；桿塔或建筑物容易受直擊雷損壞。

3.10kV配網(wǎng)防雷技術(shù)措施

3.1從設(shè)計(jì)源頭著手，把關(guān)配電線路、設(shè)備選型

（1）抓好配電線路絕緣子選型

絕緣子選型遵循“增加爬距防止閃絡(luò)；玻璃優(yōu)先，瓷質(zhì)次之”的原則。10kV配電線路直線桿上，推薦使用瓷擔(dān)替代瓷質(zhì)針式絕緣子；部分耐張桿塔引線及雙桿設(shè)置的直線桿（π架），需要使用瓷質(zhì)絕緣子或復(fù)合針式絕緣子固定導(dǎo)線時(shí)，可選用支柱式瓷質(zhì)絕緣子；耐張、轉(zhuǎn)角等桿塔上，推薦使用玻璃懸式絕緣子替代瓷質(zhì)懸式或復(fù)合懸式絕緣子。

（2）抓好配電設(shè)備選型

戶外配電設(shè)備宜選取相間距離較大、進(jìn)出線套管絕緣強(qiáng)度高、外殼接地良好的設(shè)備；戶外安裝自動(dòng)化開關(guān)須考慮解決PT防雷問題。室內(nèi)設(shè)備宜選取相間距離和帶電部分對外殼距離較大、隔板絕緣強(qiáng)度高、外殼接地良好的自動(dòng)化設(shè)備。

3.2安裝避雷針是最傳統(tǒng)的防雷措施

避雷針是防止直擊雷損壞配電線路、設(shè)備的最有效措施。由于山峰上直擊雷害尤為嚴(yán)重，故避雷針最優(yōu)安裝方案為在大檔距、山峰上的桿塔上安裝，若桿塔間檔距較小，可配合避雷線使用。

基于避雷針引雷的特性，禁止安裝于設(shè)備臺架（無論是否共用接地網(wǎng)），直擊雷電勢與工頻電壓電勢差均遠(yuǎn)高于設(shè)備耐受電壓，極易引起設(shè)備損壞。

3.3安裝避雷線是防雷最優(yōu)手段之一

避雷線（也稱架空地線）是目前防止繞擊雷和感應(yīng)雷過電壓最有效的手段。避雷線沿配電線路架設(shè)，結(jié)合避雷針應(yīng)用，可切實(shí)保護(hù)線路全線免受雷擊損壞。

由于避雷線須接地，高度必須高于頂相導(dǎo)線，避雷線及其地網(wǎng)引下線必須確保與導(dǎo)線保持安全距離；且其沿線路架設(shè)，必定產(chǎn)生橫向應(yīng)力，須使用金具和頂擔(dān)固定，故后期加裝存在一定苦難，建議在配網(wǎng)基建設(shè)計(jì)階段合理配備。

3.4合理選用線路避雷器

10kV線路避雷器推薦安裝跌落式間隙保護(hù)器。跌落式間隙保護(hù)器是通過由架空導(dǎo)線引下線連接到一個(gè)專用絕緣子的引弧棒與跌落式氧化鋅限流元件（接地）和與之形成的空氣串聯(lián)間隙組成的一種架空線路防雷裝置，具有帶地網(wǎng)引流速度快、速速切斷工頻續(xù)流、滅弧能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

每2-4基桿塔安裝1組跌落式間隙保護(hù)器為宜，易受雷擊線路或耐張桿塔可每基安裝1組，其接地電阻必須小于30歐（鐵塔上安裝的可利用鐵塔接地即可滿足要求），根據(jù)實(shí)際情況安裝配套的放電計(jì)數(shù)器。若分支線安裝，須在分支線#1桿塔安裝1組，防止侵入雷電流影響主干線。

不建議安裝分體式的過電壓保護(hù)器（也稱間隙保護(hù)器），首先，其多次放電后容易變型，不再起到防雷效果；其次，其一端直接安裝在導(dǎo)線上，另一端常與金具同螺絲安裝，容易因變型或螺絲松脫導(dǎo)致線路接地或相間短路故障。

3.5 設(shè)備臺架避雷器是必要手段

設(shè)備臺架上安裝避雷器是如今最常見，也是最實(shí)用的設(shè)備防雷手段?，F(xiàn)設(shè)備臺架上最常用的是摘掛式氧化鋅避雷器（無間隙），氧化鋅隨電壓升高電阻突變的特性，及其可帶電更換的優(yōu)點(diǎn)，最大限度保障了防雷效果和供電可靠性。

建議根據(jù)各地區(qū)地閃密度、雷暴天數(shù)、桿塔高度、線路長度等參數(shù)，分區(qū)分線差異化制定10kV戶外避雷器輪換周期，根據(jù)實(shí)際情況，輪換周期可為3-6年不等。

3.6 利用正確手段降低（地網(wǎng)）接地電阻

接地電阻根據(jù)室外、室內(nèi)，設(shè)備、線路等因素進(jìn)行差異化設(shè)定，接地電阻不符合標(biāo)準(zhǔn)則容易導(dǎo)致防雷手段失效、設(shè)備外殼帶電等后果。

影響接地電阻的主觀因素，主要是材料內(nèi)阻、材料防腐性能、施工埋深、敷設(shè)方式、施工工藝（尤其焊接工藝）等等，因此，施工圖紙必須遵循典型設(shè)計(jì)。

影響接地電阻的客觀因素，主要是土壤類型和植被，為避免土壤類型的影響，地極填埋宜避免巖石和沙質(zhì)地形；若土壤影響不可避免，可考慮使用降阻劑，但添加降阻劑也只是權(quán)宜之法；盡量避免地極填埋于根系發(fā)達(dá)的樹木周邊，以免樹木須根破壞地極。

3.7配網(wǎng)防雷網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及注意事項(xiàng)

根據(jù)上文提到的各種防雷設(shè)施的特點(diǎn)，防雷網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃呼之欲出。由于變電站選址多為高地、開闊處，10kV出線1km內(nèi)（主干線第一分段處）宜架設(shè)避雷線；而由于變電站均設(shè)置較高的避雷針，且10kV出線處架空部分多與輸電線路交叉跨越，故考慮少安裝避雷針。避雷針多用于山峰上，非設(shè)備臺架桿塔上，能有效防止直擊雷過電壓。設(shè)備臺架上多使用摘掛式氧化鋅避雷器作為防雷手段。跌落式間隙保護(hù)器比較通用，在配電線路上基本適合安裝，且有一定的防雷效果，但因其需要引下線、安裝角鐵橫擔(dān)、開挖地網(wǎng)等特點(diǎn)，對建設(shè)經(jīng)濟(jì)性、停電時(shí)戶數(shù)影響較大，故建議因地制宜。

室內(nèi)配電開關(guān)柜和電纜分接箱內(nèi)不宜設(shè)置避雷器（下稱“柜內(nèi)避雷器”）。由于配電開關(guān)柜和電纜分接箱內(nèi)安全距離較小，受雷擊過電壓襲擊時(shí)柜內(nèi)避雷器作用有限；柜內(nèi)避雷器均為固定式氧化鋅避雷器，長期承受工頻電壓容易擊穿爆炸，粉塵污染開關(guān)柜和分接箱，極易造成相間短路或接地故障，受此影響，柜內(nèi)電纜頭、母線、設(shè)備極有可能燒壞；室內(nèi)線路、設(shè)備由于地勢低，周圍高層建筑有一定防雷效果，且架空轉(zhuǎn)電纜桿塔上均設(shè)置防雷設(shè)施，其受雷擊影響較小，故室內(nèi)配電開關(guān)柜和電纜分接箱內(nèi)設(shè)置避雷器的必要性不高。

4.結(jié)束語

總之，只要合理做好配網(wǎng)防雷措施規(guī)劃，配網(wǎng)雷擊故障率還是可以有效降低的，除了技術(shù)措施也需要差異化運(yùn)維等管理措施配合，方能最大限度降低雷害影響，真正提高供電可靠性，構(gòu)建國際一流、國內(nèi)領(lǐng)先服務(wù)型供電企業(yè)

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