配網(wǎng)架空線路防雷措施

楊敏

摘 要：廣東省雷暴發(fā)生頻率位于全國第二，雷電災(zāi)害性天氣頻繁，雷擊對導(dǎo)致配網(wǎng)架空線路跳閘的主要原因，嚴重制約著供電可靠性，文章從配網(wǎng)雷害產(chǎn)生的機理及其影響因素，并從架設(shè)避雷線、安裝避雷器和過電壓保護器、中壓架空線路防雷接地要求等方面總結(jié)分析配網(wǎng)線路防雷措施。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)線路；防雷；避雷線；避雷器；過電壓保護器；接地

中圖分類號：TM863 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）32-0122-02

Abstract： The frequency of thunderstorm in Guangdong Province is the second in the whole country， the lightning disaster weather is frequent， the main reason that the lightning strike causes the overhead line trip of the distribution network， restrict the reliability of the power supply seriously. This paper introduces the mechanism of the lightning disaster of the distribution network and its influence factors. The lightning protection measures for distribution network lines are summarized and analyzed from the aspects of setting up lightning wires， installing lightning arresters and over-voltage protectors， and the requirements for lightning protection and grounding of medium-voltage overhead lines.

Keywords： distribution line； lightning protection； lightning protection wire； lightning arrester； overvoltage protector； grounding

1 概述

隨著當前社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷升級和優(yōu)化，人民的工作生活條件和品質(zhì)的不斷改善，人民群眾對美好生活的向往對供電可靠性的要求越來越高。在十九大以來，電力部門把以滿足人民群眾美好生活的電力需要作為一切工作的出發(fā)點和落腳點。當配網(wǎng)線路發(fā)生故障時，不但中斷供電，影響人們的正常生產(chǎn)生活用電，還會給社會造成經(jīng)濟損失，甚至?xí)聿涣嫉纳鐣绊憽Ｔ谶@個供電可靠性和客戶服務(wù)要求越來越高的時代，還可能造成不良的社會影響。而廣東屬于多雷區(qū)，雷暴發(fā)生頻繁，配網(wǎng)線路由于雷電引起的故障仍占很大比例。為此，為確保配網(wǎng)線路安全穩(wěn)定運行，配電線路防雷措施進行分析探討顯得非常有必要。

2 配網(wǎng)雷害機理

2.1 雷害的種類

配網(wǎng)架空線路上產(chǎn)生雷電過電壓分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷電過電壓。[1]直擊雷是指帶電的云層對電力線路、設(shè)備直接放電的現(xiàn)象，雷云在這極短的時間內(nèi)將其所蘊藏的能量釋放出來，其峰值電壓通常能夠達到幾萬伏甚至幾百萬伏，瞬時功率非常大，具有非常強的破壞性[3]。帶電云層與大地間產(chǎn)生強大的靜電場因雷擊的放電，正負電荷猛烈地中和而導(dǎo)致附近地面上的導(dǎo)體、輸電架空線路、金屬管道等感應(yīng)產(chǎn)生的束縛電荷因不能及時迅速流散而形成了感應(yīng)過電壓。

2.2 線路遭雷擊跳閘的機理

當配網(wǎng)線路遭受雷擊過電壓時，要使配網(wǎng)線路開關(guān)跳閘必須同時滿足兩個條件：第一，雷電過電壓幅值超過線路的絕緣水平，引起線路絕緣沖擊閃絡(luò)；第二，沖擊閃絡(luò)繼而轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的工頻電弧之后，開關(guān)才會動作。因為雷電波持續(xù)時間只有幾十微秒，斷路器來不及動作。同時絕緣子和空氣間隙在沖擊閃絡(luò)之后，轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧具有一定概率。正常10kV線路中性點不接地，當線路發(fā)生單相對地閃絡(luò)時，因為沒有形成回路，流過故障點的電流為線路對地電容電流之和，電流非常小，因此開關(guān)并不跳閘，只有當雷擊造成兩相或三相絕緣閃絡(luò)時，即發(fā)生相間短路，巨大的短路電流超過開關(guān)保護動作電流，才可能引起跳閘。

2.3 設(shè)備遭雷擊故障的機理

當配網(wǎng)設(shè)備遭受雷擊時，要使線路跳閘必須具備兩個條件：（1）雷電過電壓造成絕緣閃絡(luò)；（2）由二相以上的短路而引起工頻續(xù)流將設(shè)備損壞。感應(yīng)雷過電壓一般同時存在于配網(wǎng)線路的三相導(dǎo)線，因為三相導(dǎo)線之間不存在電位差，只能引起對地閃絡(luò)，如果兩相導(dǎo)線或三相導(dǎo)線同時對地閃絡(luò)就會形成相間閃絡(luò)事故。除同一桿的相間短路外，存在不同桿間的異相接地。

3 10kV配電線路防雷措施分析

目前配網(wǎng)線路中的防雷措施重要通過合理配置防雷裝置，如避雷線、避雷器、過電壓保護器等裝置；并通過有效的接地方式為雷電流提供通道，從而減少配網(wǎng)線路的雷害事故。

3.1 架空避雷線

避雷線架設(shè)在架空線路的上方，用以保護架空線路免受直接雷擊，同時可降低在線路上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，它的原理和功能與避雷針基本相同[2]。但架空避雷線也存在局限性：（1）線路架設(shè)避雷線后，雷電仍可能繞擊架空線路；（2）投資的成本大，對老舊線路改造施工難度大，需線路停電；（3）架空避雷線受雷擊后容易對線路造成反擊閃絡(luò)，同時仍可能產(chǎn)生雷電繞擊閃絡(luò)，引發(fā)工頻續(xù)流熔斷架空線路或開關(guān)跳閘。

3.2 線路避雷器

在配電線路上安裝避雷器來進行防護雷電過電壓是廣為采用的一種方法，在線路上安裝避雷器，保護電氣設(shè)備免受瞬態(tài)過電壓危害并限制續(xù)流時間，在保護設(shè)備的同時降低線路因雷擊引起跳閘的幾率。它的防雷機理是當過電壓超過避雷器的放電電壓時，避雷器在納秒級內(nèi)導(dǎo)通釋放過電壓能量，同時維持較低的殘壓以防止線路短路跳閘；雷電流通過后，避雷器快速熄弧，切斷工頻續(xù)流[4]。

但是避雷器在提高線路耐雷水平、降低雷擊跳閘率的同時存在以下的局限性：（1）避雷器動作電壓、殘壓等參數(shù)在生產(chǎn)時已固定，不能進行調(diào)節(jié)，因此不能根據(jù)設(shè)備絕緣水平的差異實現(xiàn)差異性的保護和精細保護；（2）同時避雷

器通流容量的局限，當避雷器通過的雷電流較大，超出了避雷器的瞬態(tài)散熱能力，造成避雷器溫度急劇上升，造成避雷器爆炸；（3）長期在電網(wǎng)額定電壓下運行，避雷器閥片易發(fā)生電腐蝕導(dǎo)至電老化、損壞，當避雷器線路接地故障。（4）避雷器在運行時需要定期對避雷器進行試驗或輪換，

運行維護的工作量大，而且運行成本較高。

3.3 線路過電壓保護器

線路過電壓保護器是由非線性電阻限流元件（氧化鋅閥片）串聯(lián)放電間隙組成的防雷設(shè)備，如我們常用的外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器。它的工作原理是通過氧化鋅非線性電阻限流元件與絕緣子串聯(lián)間隙的引流環(huán)的相互配合，快速切斷在雷電過電壓造成的工頻續(xù)流，有效限制雷電過電壓，防止線路斷線跳閘。雷電沖擊過后，電網(wǎng)的系統(tǒng)工作電壓直接加在避雷器本體上，因氧化鋅閥片的工作特性，避雷器本體瞬間恢復(fù)到高阻抗阻斷狀態(tài)，工頻續(xù)流被抑制在很小的范圍內(nèi)無法建弧，串聯(lián)間隙絕緣性能迅速恢復(fù)正常，因而避雷器和線路恢復(fù)到正常運行狀態(tài)。線路過電壓保護器與避雷器相比有以下優(yōu)點：（1）正常運行工況

下避雷器本體不需要承受系統(tǒng)電壓，不存在老化問題，使用壽命長，運行維護工作量?。唬?）即使避雷器本體因雷擊損壞或運行時間長而老化，因其有串聯(lián)放電間隙使避雷器本體與線路隔離，不會引起線路發(fā)生接地故障；（3）無需設(shè)置專門接地，安裝簡便。但存不足之處是保護范圍有限，需加大安裝密度，在投資較大，增加桿上設(shè)備數(shù)量，對安裝工藝要求高等[5][6]。

3.4 防雷接地要求

中壓架空線路防雷接地要求：（1）配置固定外串聯(lián)間

隙避雷器的桿塔原則上可利用鋼筋混凝土電桿或鐵塔的自然接地作為防雷接地，無需設(shè)置專門接地。有需要的可設(shè)置專門接地。原則上人口密集地區(qū)的桿塔應(yīng)設(shè)置專門接地，同時其接地電阻的要求不應(yīng)大于10Ω。建議有條件的情況下，盡量設(shè)置專門接地。（2）對新投運桿塔，其接地裝置按要求需須選用Ф16圓鋼，同時為減少引下線被盜發(fā)生，將桿塔接地引線的位置提高到離地4m以上，臺架接地引線的位置提高到離地2.5m以上。

柱上設(shè)備的防雷接地要求：（1）接地形式：設(shè)備保護用避雷器的接地線應(yīng)與設(shè)備金屬外殼連接，然后再接地。這樣做的優(yōu)點是設(shè)備絕緣只承受避雷器的殘壓，否則還應(yīng)包括地電壓。（2）接地電阻：配置無間隙避雷器的桿塔應(yīng)設(shè)專門接地，柱上開關(guān)的防雷接地電阻應(yīng)不大于10Ω，臺變的防雷接地電阻應(yīng)根據(jù)容量匹配：容量大于或等于100kVA時接地電阻應(yīng)不大于4Ω，容量小于100kVA時接地電阻應(yīng)不大于10Ω。

4 結(jié)束語

10kV配電線路防雷工作是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，各供電部門應(yīng)結(jié)合本地的線路設(shè)備、運維水平、投資狀況綜合考慮選取可靠的防雷措施。同時在配網(wǎng)日常運維和防雷改造項目中應(yīng)認真總結(jié)經(jīng)驗，及時消除缺陷和隱患，不斷完善配電線路的防雷措施，確保配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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