應(yīng)用線路避雷器提高10kV配電線路防雷性能的研究

摘 要：對(duì)于配電線路來(lái)說(shuō)，雷擊是夏季經(jīng)常會(huì)遇到的突發(fā)性故障的肇因，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施造成巨大破壞作用，是供電企業(yè)竭力避免的問(wèn)題。為此，許多防雷措施被積極研發(fā)和運(yùn)用，取得了非常不錯(cuò)的使用效果。就具體的10kV配電線路來(lái)說(shuō)，應(yīng)用線路避雷器一直是防雷避雷的最主要手段，怎樣進(jìn)一步提升線路避雷器的實(shí)際避雷能力，還需要供電企業(yè)進(jìn)行深入的研究，不斷開(kāi)發(fā)和嘗試新的防雷和避雷技術(shù)，以確保整個(gè)輸電配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，有現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：線路避雷器；10kV配電線路；防雷性能；研究

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）26-0062-02

因?yàn)楣╇娋W(wǎng)絡(luò)線路較長(zhǎng)，且很多布置在空曠野外地區(qū)，這對(duì)于雷擊的發(fā)生是一個(gè)誘導(dǎo)因素，實(shí)際上，10KV配電網(wǎng)絡(luò)遭雷擊事故時(shí)有發(fā)生。雷擊導(dǎo)致的破壞作用是巨大的，會(huì)嚴(yán)重?zé)龤Ш芏喙╇娕潆娫O(shè)備設(shè)施，并有可能造成一些更嚴(yán)重的其他伴隨災(zāi)害。為避免配電網(wǎng)絡(luò)遭雷擊問(wèn)題，一些避雷技術(shù)被充分研究和運(yùn)用，尤其是一些線路避雷器的使用，有效提升了整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的防雷性能。對(duì)這些避雷器及其技術(shù)進(jìn)行深入研究，對(duì)提升配電網(wǎng)絡(luò)的防雷效果有極大推動(dòng)作用。

1 配電網(wǎng)絡(luò)遭雷擊作用機(jī)理

配電網(wǎng)絡(luò)是將電力從發(fā)電廠向最終用戶輸送的重要部分，是整個(gè)電力系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵途徑，是將電網(wǎng)與用戶緊密聯(lián)系的紐帶，其安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)對(duì)于上下端都有著巨大的影響。配電網(wǎng)絡(luò)廣泛分布，配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)往往要選擇那些環(huán)境比較苛刻的區(qū)域，比如雷電頻發(fā)的空曠地域。10kV配電網(wǎng)是所有配電網(wǎng)中設(shè)備數(shù)量最多，地域分布最廣的配電網(wǎng)絡(luò)，因此其遭受雷擊的可能性也是最大的。

對(duì)于10kV配電線路來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)之一就是絕緣水平比較低，而這一特點(diǎn)對(duì)于雷擊發(fā)生是一個(gè)非常大的誘因。不僅要面臨直擊雷的嚴(yán)重威脅，還要面臨感應(yīng)雷形成的危害。當(dāng)直擊雷作用于線路時(shí)，巨大的瞬間電流在輸電線路形成對(duì)地阻抗的超高電勢(shì)差，瓷瓶會(huì)直接炸裂同時(shí)導(dǎo)線熔斷電纜。在配電線路上會(huì)形成有較高幅值的雷電波，將通過(guò)耦合或傳導(dǎo)引入到配電網(wǎng)設(shè)備上，導(dǎo)致設(shè)備燒毀，供電立刻中斷，造成的配電設(shè)備損毀可能需要很長(zhǎng)的時(shí)間全部進(jìn)行更換才能恢復(fù)電力輸送需要。對(duì)于感應(yīng)雷的情況，當(dāng)線路周圍發(fā)生落雷，此時(shí)配電線路上由于電磁感應(yīng)作用而瞬間形成高過(guò)線路正常相電壓多倍的過(guò)載電壓，線路外層的絕緣層遭到嚴(yán)重破壞，并對(duì)沿線的繼電保護(hù)設(shè)備形成影響。

2 線路避雷器在配電線路防雷性能提升中的應(yīng)用研究

針對(duì)10kV配電線路遭受雷擊的類型和特點(diǎn)，需要有針對(duì)性地做好相應(yīng)的防范工作。其中，最重要的措施就是選擇適宜的避雷器，通過(guò)加裝避雷器，降低配電網(wǎng)絡(luò)受雷電影響的幾率，提高電力供應(yīng)的安全穩(wěn)定性。

2.1 可選在避雷器的種類

2.1.1 管型避雷器

管型避雷器主要部分包括管子和內(nèi)外間隙兩大部分，其外間隙被設(shè)置的空氣中，可以與環(huán)境密切接觸，并能夠有效隔離來(lái)自外部的電壓影響，避免被強(qiáng)電流所燒毀。避雷器的內(nèi)間隙被設(shè)置在管內(nèi)，對(duì)于10kV配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施來(lái)說(shuō)，外間隙設(shè)置的最小值通常選擇15mm。管型避雷器屬于保護(hù)間隙防雷手段中的一種，但因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)比較顯著能夠自行完成滅弧功能，所以將其單獨(dú)作為一項(xiàng)進(jìn)行列舉。

2.1.2 設(shè)置保護(hù)間隙

對(duì)配電網(wǎng)的保護(hù)間隙進(jìn)行必要設(shè)置，這是最簡(jiǎn)單的避雷裝置，或者避雷方法。保護(hù)間隙主要通過(guò)正負(fù)相反的兩個(gè)金屬板狀電極所構(gòu)成，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，同時(shí)也很方便操作，尤其便于日常維護(hù)，在比較早期的10KV配電網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常會(huì)看到。但該避雷器滅弧能力相對(duì)較差，且在出現(xiàn)故障后需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行維護(hù)，目前，該避雷器已經(jīng)逐漸淘汰，為其他類型避雷器所代替。

2.1.3 氧化鋅避雷器

目前使用比較多的還是氧化鋅避雷器，該型避雷器屬于近些年出現(xiàn)的新型避雷器，在避雷性能方面表現(xiàn)更為優(yōu)越，這也是氧化鋅避雷器在10kV配電網(wǎng)絡(luò)中得到最廣泛應(yīng)用的直接原因。氧化鋅避雷器的作用機(jī)理是通過(guò)氧化鋅的化學(xué)性質(zhì)，利用其非極性程度高的特點(diǎn)，具有較高的感應(yīng)電阻。當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，可以體現(xiàn)出強(qiáng)大的抗雷電能力，其整體防雷性能非常優(yōu)越，使用的壽命也很長(zhǎng)。

2.2 對(duì)避雷器進(jìn)行選擇的根據(jù)

在雷雨天氣對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)的威脅非常嚴(yán)重，而避雷器則是配電網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗雷擊危險(xiǎn)的關(guān)鍵手段，避雷器可以降低雷電對(duì)整個(gè)輸電線路形成的破壞性作用，有效提升整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)的安全程度。根據(jù)具體的情況和實(shí)際需要，挑選更加適宜的避雷器，將其加裝到配電線路中，以提升配電網(wǎng)絡(luò)的整體抗雷能力。在對(duì)避雷器進(jìn)行挑選時(shí)，設(shè)計(jì)人員要對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)和具體的外界影響因素進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深入分析，需要考慮的內(nèi)容包括10kV配電系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀以及電壓工作狀態(tài)、環(huán)境中雷擊發(fā)生的頻率等。通過(guò)對(duì)輸電線路區(qū)域?qū)嵤┰敿?xì)有針對(duì)性的信息收集整理以及總結(jié)分析后，可以進(jìn)一步提升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性性，可以有針對(duì)性對(duì)避雷器進(jìn)行選擇。

2.3 線路避雷器在10kV配電線路中的應(yīng)用

線路避雷器防雷被廣泛用于10kV配電網(wǎng)絡(luò)中，其避雷功能實(shí)現(xiàn)的基本原理是當(dāng)配電線路突然遭受雷擊時(shí)可以對(duì)雷電流實(shí)施有效的分流處理，這可以保障線路中的電流不會(huì)太大，引發(fā)嚴(yán)重的后果。當(dāng)線路受到雷擊作用，配電線路的桿塔內(nèi)會(huì)感應(yīng)形成的雷擊電流順避雷線進(jìn)入其他桿塔內(nèi)，而另外部分的電流會(huì)被這些桿塔直接引入進(jìn)大地，這種情況下的桿塔其接地電阻保持暫態(tài)電阻特性。而對(duì)于10kV配電網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，其實(shí)際的耐雷水平要和雷電流強(qiáng)度、沖擊接地電阻、絕緣子50%放電狀態(tài)下的電壓這3個(gè)因素都有非常直接的關(guān)系。而對(duì)于雷電電流強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，其與桿塔的位置及大氣濕度等客觀條件都有關(guān)系。要向加強(qiáng)桿塔的實(shí)際耐雷能力，安裝線路避雷器有助于大幅降低桿塔的實(shí)際接地電阻，進(jìn)而提高配電網(wǎng)絡(luò)抗雷擊能力。

2.4 對(duì)線路避雷器應(yīng)用的幾個(gè)建議

2.4.1 確保避雷器的工作質(zhì)量

避雷器的質(zhì)量和性能參數(shù)有直接關(guān)系，在使用時(shí)，必須選擇那些安全性能更高的新型避雷器產(chǎn)品，以提供更加穩(wěn)定的技術(shù)保障。避雷器的性能體現(xiàn)在方方面面，不能只看計(jì)算出來(lái)的性能參數(shù)，還要考察具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用效果。一些常規(guī)避雷器，其瓷套使用時(shí)經(jīng)常會(huì)有炸裂的問(wèn)題，而瓷套炸裂后的碎片會(huì)干擾到配電線路的穩(wěn)定安全運(yùn)營(yíng)。目前，復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于實(shí)際的10kV配電網(wǎng)絡(luò)，可以高效解決這些常規(guī)性問(wèn)題，提高整體避雷效果。

2.4.2 注重安裝過(guò)程中的技術(shù)處理

對(duì)10kV配電網(wǎng)絡(luò)加裝線路避雷器，可以有效防止雷擊發(fā)生導(dǎo)致的線路故障問(wèn)題，但同時(shí)也是形成一定的安裝成本。對(duì)線路避雷器進(jìn)行安裝，其數(shù)量要控制在一定的范圍內(nèi)，為確保達(dá)到防雷作用，就必須針對(duì)整個(gè)線路的布局進(jìn)行合理分析。對(duì)需要加裝的區(qū)域和地點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，這需要相關(guān)的調(diào)研數(shù)據(jù)提供支持。技術(shù)人員要做好充分的準(zhǔn)備工作，對(duì)于確實(shí)需要的及時(shí)加裝，保證一定的安裝密度，同時(shí)對(duì)不非常需要的酌情安裝，降低投入成本。

2.4.3 加強(qiáng)運(yùn)行后的檢查巡視

線路避雷器開(kāi)始運(yùn)行后，也需要維護(hù)和檢修，為此，供電企業(yè)要定期進(jìn)行檢查，及時(shí)處理發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，可以利用檢查避雷器的瓷套外表以及放電等現(xiàn)象，監(jiān)聽(tīng)器內(nèi)部有無(wú)聲響，檢查避雷器連接線及接地線有無(wú)燒傷和斷裂等問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行更換。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)安裝線路避雷器，可以有效提升10kV配電網(wǎng)絡(luò)的整體防雷性能，一方面對(duì)電力用戶的正常使用是巨大的保障，另一方面對(duì)供電企業(yè)的設(shè)備設(shè)施安全也是必不可少的安全保護(hù)手段。因?yàn)榫€路避雷器相對(duì)普通避雷器有更高的價(jià)格，其應(yīng)用也需要一定的成本投入。在實(shí)際進(jìn)行加裝線路避雷器時(shí)，需要對(duì)線路使用和環(huán)境雷電頻率等具體情況做以合理充分的考慮，既要確保線路安全，又要兼顧設(shè)備投入和維護(hù)成本，取得最高性價(jià)比的防雷效果。

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收稿日期：2018-8-9

作者簡(jiǎn)介：李大潤(rùn)（1979-），男，漢族，重慶梁平人，工程師/技師（配電線路工），大專，從事配網(wǎng)運(yùn)維管理工作。