淺談10KV線路防雷措施

山西藍焰煤層氣集團有限責(zé)任公司 李曉亮

現(xiàn)代生產(chǎn)生活對電力穩(wěn)定供應(yīng)有著較高的要求，因此必須嚴格控制停電事件。本文簡要分析10KV線路遭受雷擊后出現(xiàn)的特征及原因，并結(jié)合煤層氣供電線路特征簡要分析10KV供電線路防雷的主要措施。

前言：近年來，隨著生產(chǎn)生活水平的不斷提高，人們對輸電線路的穩(wěn)定性提出了更高的要求。根據(jù)我國電網(wǎng)故障原因的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，目前輸電線路出現(xiàn)跳閘的原因中，雷擊占到70%以上?，F(xiàn)階段隨著能源消耗速度的不斷加快，煤層氣開采成為目前維持能源供應(yīng)的重要手段。煤層氣田主要位于一些地形復(fù)雜的山區(qū)，氣井?dāng)?shù)量多，井與井之間分布距離較短且井口分布密度大，單井開采設(shè)備的額定功率在5.5-15.0KW左右，每平方公里開采設(shè)備額定功率為60-160Kw，因此一般煤層氣開采所使用的動力系統(tǒng)供電由10KV線路完成。然而應(yīng)對煤層氣開采所鋪設(shè)的10KV線路一般位于山區(qū)，當(dāng)?shù)赝寥离娮杪矢?，雷電天氣較為頻繁，且架設(shè)的變壓器檔距較大，被雷擊而導(dǎo)致的輸電電路故障的發(fā)生率更高。特別是在雷雨季節(jié)，經(jīng)常因雷擊事故而導(dǎo)致配電設(shè)備發(fā)生故障而造成大面積停電，影響煤層氣開采效率。為此，筆者結(jié)合日常工作經(jīng)驗，以煤層氣10kv輸電線路為例子，簡要分析10KV線路防雷措施。

1.10kv線路遭受雷擊后的特征

一旦發(fā)生雷擊，則電表的電力以及相關(guān)電子設(shè)備表面會形成強烈的電磁反應(yīng)，這些電磁感應(yīng)中形成的輻射份量、靜電份量以及磁份量會迅速被傳遞到輸電線路中，此時10KV線路上便會出現(xiàn)感應(yīng)過電壓。一般而言，10kv線路中形成的感應(yīng)過電壓與雷擊電流大小、雷擊發(fā)生的位置遠近、線路架設(shè)高度有很大的關(guān)聯(lián)，過電壓可達到10KV-400KV。10kv線路中感應(yīng)過電壓超過80KV時，如果線路工頻電壓與感應(yīng)過電壓之和大于絕緣子50%放電電壓，那么線路中的絕緣子會出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，進而出現(xiàn)跳閘或短路事故。因此，一旦出現(xiàn)雷擊，10KV線路跳閘的原因基本上可歸結(jié)于感應(yīng)過電壓過大。因此，在日常維護中應(yīng)當(dāng)盡可能將感應(yīng)過電壓控制在電力絕緣下限值以下，那么10kv線路發(fā)生跳閘或短路的可能性也大大降低，這有助于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.10kv線路防雷措施存在的問題及原因

2.1 10KV線路防雷措施存在的問題

結(jié)合日常工作經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)目前煤層氣開采所使用的10kv輸電線路的防雷措施還存在諸多的問題：（1）部分線路的防雷設(shè)計，配置防雷設(shè)備數(shù)量不合理；（2）部分線路在施工過程中對防雷部分的工程質(zhì)量把關(guān)不嚴，導(dǎo)致線路在運行中存在安全隱患；（3）部分線路沒有根據(jù)地形以及用電設(shè)備的特點則建立針對性的防雷措施；（4）部分線路使用的避雷器質(zhì)量有問題；（5）部分線路架設(shè)地區(qū)的接地電阻大于安全標準要求；（6）部分配電站通訊線路為架空引入?？梢钥闯瞿壳?0kv防雷規(guī)劃和相關(guān)措施還存在較多的漏洞，因雷擊而造成的電力系統(tǒng)故障、崩潰事件時有發(fā)生。雖然單位目前一直致力于改造10kv電網(wǎng)并引入新的防雷措施，但成效還未完全體現(xiàn)。

2.2 存在問題的原因分析

對上述防雷措施存在的問題進行分析，歸結(jié)了如下幾點原因：（1）部分地區(qū)雖然安裝了避雷器以及其他的防雷設(shè)施，但是作用并沒有完全發(fā)揮出來，防雷技術(shù)還有待于進一步提高；（2）整體防雷的資金投入還稍顯不足。防雷設(shè)備較為老舊，由于缺乏必要的資金而無法及時更換或維護。（3）防雷設(shè)備的管理存在較大的疏漏。很多工作人員在管理方面僅僅流于形式，只是應(yīng)對上級檢查，并沒有真正分析管理中所存在的一些問題，這導(dǎo)致線路防雷措施存在諸多的隱患。（4）對電網(wǎng)防雷設(shè)備的預(yù)防性試驗工作不徹底，對部分線路的接地部分沒有定期進行檢測，工作人員無法實時掌握防雷設(shè)施的運行情況，一旦出現(xiàn)雷擊，而線路跳閘或短路的發(fā)生率的就極高。

3.10KV線路防雷措施

針對10kv輸電線路防雷措施所存在的問題，認為今后的防雷工作重點應(yīng)當(dāng)集中在如下幾個方面：（1）制定各類防雷措施；（2）加強防雷保護水平；（3）確定雷擊所造成的線路影響范圍。

3.1 制定防雷措施

（1）兩條線路交叉跨越的防雷措施。一般而言兩條輸電線路交叉跨越時，如果其中一條遭受雷擊，則可能會擊穿線路空隙導(dǎo)致兩條線路均發(fā)生跳閘事故。特別的，當(dāng)10kv線路和110kv以上電壓的線路發(fā)生交叉時，110kv以上電壓的線路更易遭受到雷擊而發(fā)生感應(yīng)過電壓，則10kv線路會受此影響而放電發(fā)生跳閘或短路事故。線路交叉存在空隙，空隙的沖擊絕緣強度會小于各線路對地的沖擊絕緣強度。如果線路交叉點與最近桿塔的距離大于40m，則需要在距離交叉點最近的桿塔上裝上相關(guān)的避雷設(shè)施。此外，兩條線路交叉空隙兩端的絕緣應(yīng)當(dāng)大于相鄰檔的絕緣強度。線路交叉點需要盡可能靠近線路的桿塔，這樣可有效降低因雷擊所產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓強度。兩條10KV線路之間應(yīng)盡可能避免交叉跨越，同級電壓線路如果一定要交叉，則要保持最小交叉垂直距離。如3-10KV線路交叉，最小垂直距離應(yīng)當(dāng)大于2m，20-110KV線路交叉跨越，最小垂直距離應(yīng)當(dāng)大于4m。

（2）終端桿塔的防雷措施。一般而言，10kv線路末端斷開時反射波會等于入射波，發(fā)生雷擊后，終端桿塔線路的電壓會提高1倍，因此需要在終端桿塔末端安裝防雷器。

（3）架空絕緣導(dǎo)線的防雷措施。架空絕緣導(dǎo)線遭受雷擊后，線路所產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓會作用于導(dǎo)線，導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)且擊穿導(dǎo)線的絕緣層。持續(xù)工頻短路電流會在被擊穿的絕緣層針孔部位燃燒，進而導(dǎo)致導(dǎo)線在短時間內(nèi)燒斷，進而發(fā)生火災(zāi)。因此，為防止架空絕緣導(dǎo)線被雷擊，最有效的措施是疏導(dǎo)和堵塞。疏導(dǎo)的目的是將絕緣子附近的絕緣導(dǎo)線局部裸線化，這樣可有效轉(zhuǎn)移工頻電弧，防止導(dǎo)線被燒斷；堵塞的目的是防止雷擊后絕緣子閃絡(luò)出現(xiàn)工頻電流弧。

（4）同塔多回路架設(shè)線路的防雷措施 在某一地段往往需要進行同塔多回路線路的架設(shè)，而這些線路的絕緣水平相當(dāng)，為避免雷擊導(dǎo)致相鄰線路發(fā)生反擊事故，建議在多回路線路的某一位置安裝避雷器，同時盡可能不采取平衡絕緣方式。同塔架設(shè)多回路線路時可選擇一條回路絕緣子的耐壓低于其他線路，當(dāng)遭受雷擊時，低耐壓線路的絕緣子閃絡(luò)后相當(dāng)于地線，進而增加對其他回路的耦合，提高耐雷擊的整體水平。

（5）多雷區(qū)線路的防雷措施。對于經(jīng)常發(fā)生雷暴天氣的線路地段，如果線路較長則可以在線路中間位置安裝氧化鋅避雷器，這樣可有效改善桿塔的電感及接地電阻，或者假設(shè)耦合地線等。對于過高的桿塔則需要安裝避雷器，這樣可降低雷擊所造成的損失。

（6）架空線路和電纜線路連接的防雷措施。需要根據(jù)電纜以及電壓等級而采取針對性的防雷措施。如果電纜與架空線路連接，則需要根據(jù)設(shè)計和運行規(guī)范，要求戶外的電纜接頭均安裝避雷裝置。電纜屏蔽層的兩側(cè)要可靠接地，電纜設(shè)備維護中要確保防雷裝置有效運行。

（7）配變臺架的防雷措施。遭受雷擊后為避免變壓器熔斷器熔斷后配變臺架無法受到有效避雷防護，需要將避雷裝置安裝在熔斷器之前。同時，還可將配變進線制作成10匝、直徑100mm的電感線圈，這樣可有效防止雷電波侵入變壓器，接地電阻需要控制在4Ω以下，每個重組接地裝置的接地電阻均應(yīng)當(dāng)?shù)陀?0Ω；對于低于100KVA的變壓器，接地電阻應(yīng)當(dāng)小于10Ω，每個重復(fù)裝置的接地電阻應(yīng)當(dāng)小于30Ω，且重復(fù)接地應(yīng)當(dāng)?shù)陀?處。配變臺架的角鐵橫需要使用接地引下線可靠接地，這樣可避免雷擊損害絕緣子，同時配變臺架兩側(cè)均需要安裝防雷設(shè)施。

（8）架空絕緣線路的防雷措施。對于架空絕緣線，可加裝防雷擊斷線用的防弧金具。架空絕緣線路被普遍用于10KV線路，然而遭受雷擊后會頻繁發(fā)生短路或跳閘事故。如果絕緣導(dǎo)線被雷電擊中而發(fā)生絕緣子閃絡(luò)并擊穿絕緣層，那么就需要在絕緣子處剝離部分絕緣層并安裝防弧金具，這樣可使得雷擊后感應(yīng)電壓僅在絕緣子鐵腳處發(fā)生閃絡(luò)，可有效避免絕緣導(dǎo)線被燒斷。

3.2 加強防雷設(shè)施的管理

為了確保防雷設(shè)施能夠有效發(fā)揮作用，需要加強日常防雷設(shè)施的管理。首先要做好基礎(chǔ)資料完善和歸檔工作。對于相關(guān)防雷設(shè)施的運行狀況、測試數(shù)據(jù)等做好記錄；認真劃分10KV輸電線路所經(jīng)過的雷區(qū)等級、易發(fā)生雷擊的區(qū)域地段，明確各類雷擊事故類型及管理職責(zé)。

其次，要做好防雷設(shè)施運行維護管理工作。要引入反季節(jié)工作法，這樣可最大限度消除防雷設(shè)施所存在的問題和漏洞，進而確保進入雷雨季節(jié)后可有效發(fā)揮防雷設(shè)施的作用。在雷雨季節(jié)期間要加強巡護力度，一旦發(fā)現(xiàn)防雷設(shè)施出現(xiàn)故障則立即處理，這樣可確保線路有效供電。定期對防雷地網(wǎng)進行巡視檢查，確保電阻穩(wěn)定。按照國家相關(guān)規(guī)定，對現(xiàn)代防雷設(shè)施進行預(yù)防性試驗工作，掌握防雷設(shè)施運行情況。

4.結(jié)語

綜上所述，10KV輸電線路被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。做好配電線路防雷工作對于確保生產(chǎn)生活的有序進行具有重要作用。因此，在防雷工作中，要根據(jù)線路的實際情況而選擇科學(xué)合理的防雷措施，并建立完善的管理制度，保證可靠接地，這樣才能確保10KV電網(wǎng)的有序運行。