防雷技術(shù)在10kV配電線路雷擊故障處理中的運(yùn)用初探

韓 旭

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司商洛供電公司 陜西省商洛市 726000）

前言

配電線路是電力系統(tǒng)與電力用戶直接相連的重要環(huán)節(jié)，點(diǎn)多線長(zhǎng)面廣，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜。隨著國(guó)家電網(wǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)服務(wù)、供電可靠性要求的提高，對(duì)配網(wǎng)線路管理水平的逐步加強(qiáng)，10kV配網(wǎng)線路的安全可靠程度直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的發(fā)展和正常運(yùn)行。就目前的情況看，10kV配電線路承擔(dān)著為我國(guó)大多數(shù)電力用戶供電的重任，但因線路防雷措施缺乏，因雷擊所導(dǎo)致的故障發(fā)生率較高。如未對(duì)故障進(jìn)行處理，大幅增加電力企業(yè)的運(yùn)行成本?？梢?jiàn)，為提高10kV配電線路供電的可靠性及安全性，有必要對(duì)防雷技術(shù)的應(yīng)用方法進(jìn)行探討。

1 10kV配電線路雷擊的分類及危害

1.1 10kV配電線路雷擊的分類

10kV配電線路所遭遇的雷擊類型以直擊雷、感應(yīng)雷為主：①直擊雷：直擊雷指帶電云層直接對(duì)配電線路迅猛放電的雷電類型，襲擊范圍較小。電力領(lǐng)域的研究數(shù)據(jù)顯示，直擊雷擊中10kV配電線路的概率較低，但仍需對(duì)其進(jìn)行預(yù)防。②感應(yīng)雷：帶電云層放電前，10kV配電線路的正電荷將被逐漸吸引至導(dǎo)線附近，負(fù)電荷隨之產(chǎn)生排斥反應(yīng)。放電時(shí)，負(fù)電荷將迅速中和，導(dǎo)致正電荷失去束縛，以電壓波的形式迅速傳播。導(dǎo)致上述現(xiàn)象發(fā)生的雷擊類型，則稱為“感應(yīng)雷”。感應(yīng)雷作用于10kV配電線路后，雷害范圍會(huì)隨著線路擴(kuò)大，線路設(shè)備很容易因無(wú)法耐壓而出現(xiàn)故障?？梢?jiàn)，為減少10kV配電線路故障，應(yīng)用防雷技術(shù)至關(guān)重要。

1.2 10kV配電線路雷擊的危害

10kV配電線路長(zhǎng)期暴露于自然環(huán)境中，受風(fēng)吹、日曬、雨淋及雷擊的風(fēng)險(xiǎn)均較高。雷擊對(duì)10kV配電線路所造成的危害主要體現(xiàn)在“跳閘”、“單相接地故障”等方面。受雷擊后，線路的過(guò)電壓將瞬間升高，此時(shí)，絕緣子閃絡(luò)的現(xiàn)象將隨之出現(xiàn)。受其影響，工頻電弧逐漸發(fā)展成為短路通道，最終引發(fā)跳閘。跳閘故障的出現(xiàn)，是導(dǎo)致斷電的主要原因，對(duì)電力用戶生產(chǎn)及生活均會(huì)造成較大的不良影響。此外，10kV配電線路雷擊故障發(fā)生后，雷電波同樣容易沿線路侵入變電站，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的二次設(shè)備受損，進(jìn)一步加重電力企業(yè)的損失。

2 防雷技術(shù)在10kV配電線路雷擊故障處理中的運(yùn)用

2.1 線路概況

公司某區(qū)域共有10kV農(nóng)網(wǎng)線路28條，總長(zhǎng)度1499.05km，承擔(dān)著全區(qū)14萬(wàn)農(nóng)村電力用戶的供電任務(wù)。線路中，共包含絕緣導(dǎo)線267.18km，變壓器1375臺(tái)。統(tǒng)計(jì)顯示，2016～2017年，共發(fā)生線路及設(shè)備故障219次，其中，接地故障86次，跳閘故障115次，設(shè)備燒損18次。上述故障的發(fā)生，增加了線路運(yùn)行、檢修人員的負(fù)擔(dān)，無(wú)形中增加了電力企業(yè)的支出，對(duì)人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全性提出了更高的要求。為了解決該問(wèn)題，降低故障率，對(duì)10kV配電線路發(fā)生以上故障的原因進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果顯示，86次接地故障中，由雷擊造成避雷器、絕緣子擊穿所致32次；115次跳閘故障中，共16次由雷擊所導(dǎo)致；18次設(shè)備燒損均為斷路器、配電變壓器內(nèi)部短路燒損造成?？梢?jiàn)，雷擊屬于導(dǎo)致10kV配電線路故障頻發(fā)的主要原因，加強(qiáng)對(duì)該類故障的處理迫不及待。

2.2 防雷技術(shù)的應(yīng)用

2.2.1 積極預(yù)防短路故障

受雷擊作用的影響，10kV配電線路極容易發(fā)生短路，導(dǎo)致供電無(wú)法持續(xù)進(jìn)行，發(fā)生跳閘。通常情況下，10kV線路的電流保護(hù)均以二段式或三段式為主。農(nóng)村配網(wǎng)線長(zhǎng)面廣，雷擊造成線路斷路器跳閘時(shí)，故障點(diǎn)難以查找。工作人員需通過(guò)觀察線路保護(hù)動(dòng)作的方式，對(duì)其短路故障點(diǎn)進(jìn)行判斷。如為電流速斷保護(hù)，故障一般由兩相或三相短路所引起。此時(shí)，通過(guò)解決兩相或三相短路的方式便可達(dá)到處理雷擊故障的目的。對(duì)故障進(jìn)行處理時(shí)，工作人員應(yīng)盡量選擇主干線對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行觀察，提高故障的處理效率。如短路由過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作所導(dǎo)致，應(yīng)逐一對(duì)故障情況進(jìn)行排查，直至將故障解決。因此，線路適當(dāng)增加分段，安裝故障指示器等裝置有利于故障點(diǎn)查找。

2.2.2 重點(diǎn)消除接地故障

導(dǎo)致10kV配電線路接地的原因，與線路避雷器、絕緣子被擊穿有關(guān)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)顯示，接地故障一般以絕緣層、瓷瓶燒壞為主。此外，如避雷器、瓷瓶表面存在污穢，爬電距離不足，同樣容易產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，導(dǎo)致閃絡(luò)問(wèn)題出現(xiàn)，增加擊穿以及線路接地的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)該問(wèn)題，有關(guān)人員應(yīng)確保避雷器、瓷瓶表面清潔，積極預(yù)防閃絡(luò)，避免10kV配電線路因雷擊而發(fā)生故障。需注意的是，由雷擊所造成的過(guò)電壓是導(dǎo)致避雷器被擊穿的主要原因。有關(guān)人員應(yīng)通過(guò)使用新技術(shù)材料的方式，對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行預(yù)防，重視線路避雷器周期性防雷預(yù)試，達(dá)到降低避雷器故障以及10kV配電線路故障發(fā)生率的目的。

2.2.3 降低設(shè)備接地電阻

接地電阻超標(biāo)是導(dǎo)致10kV配電線路遭遇雷擊損壞的主要原因。不同設(shè)備對(duì)接地電阻的要求不同。按照架空配電線路及設(shè)備運(yùn)行規(guī)程要求，容量100kVA及以上的變壓器其接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于4Ω，每個(gè)重復(fù)接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于10Ω；容量為100kVA以下的變壓器，其接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于10Ω，且重復(fù)接地不應(yīng)少于3處。柱上開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)和熔斷器的防雷裝置，其接地裝置的接地電阻不應(yīng)大于10Ω。接地引下線與接地裝置應(yīng)可靠連接。因此，為預(yù)防雷擊，對(duì)接地電阻超標(biāo)的問(wèn)題進(jìn)行處理是關(guān)鍵。導(dǎo)致接地電阻超標(biāo)的原因較多，土壤電阻率、接地體氧化腐蝕、接地連接不可靠均為導(dǎo)致上述問(wèn)題出現(xiàn)的關(guān)鍵原因。配網(wǎng)管理人員可通過(guò)新接地安裝技術(shù)、預(yù)防腐蝕、接地檢查維護(hù)等方式，達(dá)到降低設(shè)備接地電阻的目的。例如：10kV配線線路處于山區(qū)，土壤為松沙石。受腐蝕問(wèn)題的影響，桿塔的接地電阻極容易增大，且容易失去接地。針對(duì)此類問(wèn)題，應(yīng)采用鍍銅接地極垂直焊接等方式改造，達(dá)到降低接地電阻的目的，提高10kV配電線路運(yùn)行的安全性。

2.2.4 特殊區(qū)域加裝防雷

多雷區(qū)域按照一定檔距安裝線路避雷器，減少雷擊造成的斷線事故。并將絕緣子換為防雷絕緣子，提高線路絕緣子耐壓水平。

2.2.5 不同設(shè)備的故障處理

10kV配電線路設(shè)備較多，根據(jù)設(shè)備類型的不同，雷擊故障的處理方法同樣應(yīng)有所差異。以配電變壓器為例，一般避雷器安裝在高壓絲具上端，當(dāng)雷電波從高壓側(cè)入侵時(shí)，接地電阻如若不合格，接地電阻流經(jīng)大電流時(shí)產(chǎn)生壓降，使得中性點(diǎn)電壓升高；當(dāng)雷電波從低壓側(cè)入侵時(shí)，低壓繞組中有電流通過(guò)，在高壓繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得高壓側(cè)的中性點(diǎn)電壓大大提高，高壓繞組的層間及匝間電位相應(yīng)增大，引起高壓繞組層間和匝間絕緣擊穿。為降低配電變壓器雷擊故障的發(fā)生率，可將高壓側(cè)接地與中性點(diǎn)接地分開(kāi)，采取單獨(dú)的接地線，及在低壓側(cè)加裝避雷器的方法來(lái)解決此類問(wèn)題。除變壓器外，柱上開(kāi)關(guān)以及電纜分支箱同樣應(yīng)予以防雷保護(hù)，以全面提高10kV配電線路的雷擊故障處理水平。

2.3 技術(shù)應(yīng)用效果

為判斷防雷技術(shù)的應(yīng)用是否能夠達(dá)到有效處理雷擊故障的目的，本單位于2018年1月～2018年2月對(duì)轄區(qū)內(nèi)容量為200kVA及以上的配變及歷史燒損過(guò)的臺(tái)區(qū)配變進(jìn)行接地電阻測(cè)量，均未達(dá)到規(guī)程要求，部分配變接地電阻甚至超過(guò)100Ω，選取其中53臺(tái)進(jìn)行接地處理，將阻值降至4歐以下；對(duì)雷擊高發(fā)區(qū)的四條線路加裝防雷裝置后，雷擊故障明顯下降。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2018年前三季度共發(fā)生接地故障21次（含雷擊故障3次），發(fā)生跳閘故障26次（含雷擊故障1次）。配電設(shè)備燒損2次。上述數(shù)據(jù)表明，各類防雷技術(shù)的應(yīng)用，能夠達(dá)到減少10kV配電線路雷擊故障的目的，對(duì)故障處理效果的改善具有重要價(jià)值。

3 結(jié)論

綜上所述，10kV配電線路防雷技術(shù)的應(yīng)用，能有效地減少雷擊故障的發(fā)生，日后，在配電系統(tǒng)的建設(shè)改造中，要求相關(guān)部門從技術(shù)上、管理上采取針對(duì)性的改進(jìn)措施，重視新技術(shù)、新設(shè)備、新材料的應(yīng)用。從設(shè)計(jì)階段就認(rèn)真考慮，投運(yùn)時(shí)加強(qiáng)驗(yàn)收，防止設(shè)備帶病加入運(yùn)行，為10kV配電線路安全運(yùn)行奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)。