10kV配電線路的常用防雷措施探析

張濤

摘 要：10kV配電線路頻繁遭受雷擊事故，無論是對于配電網(wǎng)安全還是供電可靠性上都會產(chǎn)生不利影響、因此，結(jié)合雷擊產(chǎn)生的情況，研究10kV配電線路的防雷保護措施能夠有效地解決目前存在的事故問題，針對性地提出切實有效的保護方案。本文也將通過防雷問題的研究來進行具體的措施安排。

關(guān)鍵詞：10kV；配電線路；防雷措施

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0176-01

引 言

社會發(fā)展趨勢下，對于電能的需求量顯著提高，尤其是對于供電可靠性的要求。配電網(wǎng)的作用在于為用戶分配電能，但受到直擊雷與感應(yīng)雷的影響，不僅頻繁出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，變壓器與避雷器的損壞問題也時有產(chǎn)生。針對配電網(wǎng)的防護現(xiàn)狀進行防雷措施改造的技術(shù)研究，具有顯著的現(xiàn)實意義。

1 10kV配電線路防雷分析

1.1 感應(yīng)雷影響

由于配電線路受到雷電過電壓的影響主要分為直擊雷與感應(yīng)雷，配電網(wǎng)在絕緣水平較低的情況下，無法配置耦合地線、避雷器等設(shè)備，線路遭受直擊雷時也無法起到防護作用，過電壓產(chǎn)生的破壞性非常顯著。而感應(yīng)雷的電壓幅值與多種因素有關(guān)，且雷閃擊可以在較大的范圍內(nèi)觸發(fā)感應(yīng)雷的過電壓現(xiàn)象，增加雷擊的影響范圍，從而出現(xiàn)擊穿、閃絡(luò)等安全事故。

1.2 絕緣水平

線路使用周期過長，在缺乏必要的維護措施前提下必然導(dǎo)致線路中出現(xiàn)大量劣質(zhì)絕緣子，由于電熱老化所導(dǎo)致。另一方面，在配電設(shè)備外的絕緣會受到自然環(huán)境影響，加大了表面的導(dǎo)電性能，很有可能出現(xiàn)泄漏電流。在某些電流密度較大的區(qū)段，其承受的電壓較大，當(dāng)線路遭受雷擊時，絕緣子上的電壓也會導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1.3 中性點運行方式

通常情況下，中性點不接地系統(tǒng)的接線簡單，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時，也可以讓電壓保持平衡，繼續(xù)供電一段時間。但如果雷電過電壓產(chǎn)生不利影響，會產(chǎn)生弧光接地過電壓，當(dāng)恢復(fù)電壓超過其強度時必然導(dǎo)致再次對地擊穿。擊穿后工頻續(xù)流較大，電弧游離也會影響到其它回路，從而導(dǎo)致多回線路同時出現(xiàn)跳閘，供電可靠性顯著降低[1]。

1.4 設(shè)備防雷問題

配電網(wǎng)的快速發(fā)展下，為了保障電網(wǎng)運行時的安全，線路分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)保障了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，但由于柱上開關(guān)等防雷保護措施的缺陷，一旦出現(xiàn)雷擊故障，必然導(dǎo)致柱上開關(guān)、避雷器等設(shè)備的損壞。按照相關(guān)要求，配電變壓器容量在100kVA以上，接地電阻應(yīng)該保持在4Ω以下，接地電阻為10Ω以下，否則判定為接地電阻不合格，出現(xiàn)接地電阻超標情況，對于安全問題的影響程度較為顯著。另外，某些設(shè)備，例如配電變壓器在低壓側(cè)缺乏防雷保護措施，在雷電活動頻繁的時間段，由于過電壓產(chǎn)生設(shè)備損壞的可能性也相對較高。為了滿足電網(wǎng)運行的需求，也需要針對設(shè)備防雷問題展開研究。

2 10kV配電線路防雷措施研究

2.1 線路絕緣水平的提升

感應(yīng)雷過電壓的幅值小于直擊雷過電壓幅值，但幅值具有較大的變化范圍，這也與放電形式有著直接聯(lián)系。目前配電網(wǎng)已經(jīng)大規(guī)模使用架空絕緣線路，但是對于防雷來說無法起到關(guān)鍵作用，因此，為了提升配電線路的絕緣水平，就需要提升線路的耐雷水平。對于雷擊閃絡(luò)的計算要從兩個角度來進行：①感應(yīng)過電壓的計算；②絕緣子閃絡(luò)的判斷依據(jù)。針對雷擊產(chǎn)生的不良影響，可以將裸導(dǎo)線更換成為絕緣導(dǎo)線，并且在絕緣子與導(dǎo)線中間增加絕緣皮，或是更換絕緣子型號，可以降低感應(yīng)雷過電壓導(dǎo)致線路閃絡(luò)情況的概率，提升供電的可靠性。當(dāng)然，局部絕緣水平也應(yīng)該落實到位，例如在絕緣導(dǎo)線固定區(qū)域加厚絕緣，讓放電只能從邊緣區(qū)域或是擊穿絕緣皮導(dǎo)線，緩解沖擊放電電壓。具體來看，如果線路的雷電放電在保護間隙之間產(chǎn)生，就可以預(yù)防絕緣導(dǎo)線被擊穿，徹底解決類似產(chǎn)生的斷線問題。

2.2 降低桿塔接地電阻

一般情況下，在桿塔接地區(qū)域允許的情況之下應(yīng)該選擇水平放射接地體，不僅可以降低工頻接地電阻還能有效地降低沖擊接地電阻。無論是哪種類型的接地體，在增大尺寸的前提下均會降低線路桿塔接地裝置的接地電阻。而經(jīng)過實驗結(jié)果表明，如果在水平接地體周圍增加膨潤土降阻防腐劑，也能起到明顯的接地電阻降低效果。如果需要避開地表高點組成，則可以將接地極埋在地下水位較高或是地下水豐富的區(qū)域，這一區(qū)域的電阻率相對較小。但如果桿塔附近有金屬物質(zhì)或礦體存在，那么需要考慮將接地體插入礦土當(dāng)中，保障線路的安全運行，妥善解決因雷擊而產(chǎn)生的線路斷線問題。

2.3 避雷器與絕緣子安裝

由于10kV配電線路的距離相對較長，一旦出現(xiàn)絕緣子串閃絡(luò)燒毀情況必然導(dǎo)致短線事故。配電線路相比于輸電線路，在防雷方面更加簡便，在避雷器的安裝方面，可以選擇在雷擊事故的多發(fā)區(qū)域桿塔位置安裝，并在配電線路分支處桿塔繼續(xù)安裝。如果架空絕緣線路與電纜線路轉(zhuǎn)換處有明確要求，也需要安裝避雷器。另一方面，按照配電線路的相關(guān)規(guī)程規(guī)定，配電網(wǎng)可以帶單相接地故障后繼續(xù)運行1～2h，但是當(dāng)線路故障并不是恢復(fù)性故障時，則可能有相間短路的情況產(chǎn)生，無法降低線路建弧率，在實際的配電線路中還需要結(jié)合不同的線路形式合理地選擇線圈[2]。在絕緣子安裝方面，應(yīng)該從防雷保護間隙的設(shè)計角度來進行。當(dāng)雷擊產(chǎn)生時，保護間隙應(yīng)該優(yōu)先與絕緣子串進行放電，從而保護線路不會被燒毀。因而，間隙的引弧作用可以將電弧引導(dǎo)至絕緣子旁邊，防止燒毀，同時雷電過電壓造成的擊穿放電可以轉(zhuǎn)向保護間隙，避免雷電過電壓在絕緣導(dǎo)線的絕緣層擊穿，徹底解決雷擊斷線與設(shè)備損壞問題。

3 結(jié) 語

從當(dāng)前配電線路的防雷問題來看，當(dāng)遭受雷擊過電壓時，產(chǎn)生絕緣子閃絡(luò)與架空絕緣導(dǎo)線事故的可能性較高，因此配電網(wǎng)的絕緣水平直接影響到其耐雷水平。因此本文也分析了線路絕緣水平提升、中性點運行方式調(diào)整與避雷器、絕緣子的安裝三種防雷措施，旨在提升整體的線路性能，降低絕緣導(dǎo)線雷擊短線事故問題的產(chǎn)生。

參考文獻

[1]廖水川.探析山區(qū)10kV架空配電線路防雷技術(shù)的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（11）：187.

[2]羅大強，許志榮，唐 軍，等.根據(jù)歷史跳閘記錄對10kV配電線路防雷現(xiàn)狀和問題的分析[J].電瓷避雷器，2012（2）：40～45.

收稿日期：2018-9-18