10kV配電網(wǎng)防雷難點及措施探討

摘 要：10kV配電網(wǎng)直接面向電力用戶進行電能分配，對整個電力能源的配送具有非同尋常的意義。由于配電網(wǎng)運行環(huán)境比較復(fù)雜，架空線路容易遭受雷擊，從而引起線路跳閘，甚至導(dǎo)致線路斷線。根據(jù)10kV配電網(wǎng)防雷現(xiàn)場運行經(jīng)驗，分析了10kV配電網(wǎng)防雷難點，同時結(jié)合恩平供電局一起10kV絕緣導(dǎo)線雷擊斷線，探討10kV配電網(wǎng)防雷措施，為恩平地區(qū)10kV配電網(wǎng)防雷工程奠定堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)；防雷；絕緣導(dǎo)線；斷線

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0144-01

引 言

與110kV及以上輸電網(wǎng)相比，由于10kV配電網(wǎng)的復(fù)雜性，它無避雷線保護、絕緣水平低，易受直擊雷和感應(yīng)雷的危害，而且在絕緣配置上大多采用針式絕緣子，在雷電活動少時，可滿足正常運行的要求。但在雷電活動頻繁，遇到不利的氣候條件時，易發(fā)生絕緣子雷擊閃絡(luò)或雷擊斷線及其他原因誘發(fā)的閃絡(luò)事故[1～2]。特別是10kV絕緣導(dǎo)線，據(jù)統(tǒng)計據(jù)顯示，日本境內(nèi)中壓配電線路絕緣導(dǎo)線雷擊斷線率高達96.8%[3]。因此，如何做好10kV配電網(wǎng)防雷工作成為供電部門迫切需要解決的問題。

1 10kV配電網(wǎng)防雷難點

脫離避雷線的保護，10kV配電網(wǎng)絕緣水平較低，在南方夏季雷雨季節(jié)，約70%配電線路跳閘的原因是雷擊。雷擊對配電網(wǎng)設(shè)備損害較大，造成變壓器、柱上開關(guān)、隔離開關(guān)等設(shè)備燒毀，導(dǎo)致10kV線路跳閘。與主網(wǎng)不同，配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)精度不高，通常需要搶修人員進行故障特巡，特別對于偏僻山區(qū)，花費人力物力較大，復(fù)電時間較長。

另外，10kV絕緣導(dǎo)線斷線現(xiàn)象在雷雨季節(jié)時有發(fā)生，部分雷擊嚴重的地區(qū)次數(shù)比較頻繁。其形成機理為當幅值足夠高的感應(yīng)雷或直擊雷過電壓作用于絕緣導(dǎo)線引起導(dǎo)線絕緣層、絕緣子擊穿和閃絡(luò)后，導(dǎo)線絕緣層上的擊穿點呈一針孔，接續(xù)的工頻續(xù)流電弧的弧根受到周圍絕緣層的阻凝，不能移動，只能固定在針孔處燃燒。電弧弧根溫度很高，又集中在一點燃燒，再加上導(dǎo)線自身重力的影響，絕緣導(dǎo)線再極短的時間就會斷線[4]。

2 配電網(wǎng)防雷措施

2.1 加裝氧化鋅避雷器

目前，在配電網(wǎng)中加裝避雷器是防止雷擊線路、設(shè)備最有效的保護措施。一般來說，氧化鋅避雷器在配電網(wǎng)中比較常用，因為它具有電氣性能好、通流容量大、無續(xù)流、耐污性能好等特點，可大大提高線路設(shè)備的絕緣水平。不過，根據(jù)現(xiàn)場運行經(jīng)驗來看，氧化鋅避雷器雖然具有很多優(yōu)點，但是在發(fā)生雷擊后，由于氧化鋅避雷器是硅橡膠外套，當雷擊點發(fā)生在避雷器且雷擊點很小，夜晚搶修時，運維人員很能發(fā)生故障點。建議偏僻地區(qū)配電線路采用瓷外套氧化鋅避雷器，當發(fā)生雷擊時，運維人員相對容易發(fā)現(xiàn)雷擊點。

2.2 降低桿塔接地電阻

雷電直擊線路或因雷電感應(yīng)過電壓導(dǎo)致線路閃絡(luò)時，雷電流或感應(yīng)產(chǎn)生的沖擊電流都要經(jīng)過桿塔接地裝置流入大地，降低桿塔接地電阻可降低塔頂與導(dǎo)線之間的電位差，以防止反擊[5]。在發(fā)生雷擊故障后，運維單位對雷擊點進行接地網(wǎng)接地電阻進行測量，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)接地電阻不符合行業(yè)標準，這點在用戶設(shè)備特別明顯。廣東電網(wǎng)配電網(wǎng)運行規(guī)程中規(guī)定，若配電變壓器容量小于等于100kVA，接地電阻要小于10Ω；若配電變壓器容量大于100kVA，接地電阻要小于4Ω；柱上開關(guān)等重要設(shè)備，其接地電阻要小于4Ω。

2.3 提高絕緣水平

由于配電網(wǎng)運行比較復(fù)雜，通過安裝避雷線提高絕緣水平費用龐大，不符合實際。一般來說，10kV線路耐張絕緣子采用2片玻璃絕緣子或陶瓷絕緣子，負荷正常運行時要求的絕緣水平。但是，2片絕緣子雷擊閃絡(luò)電壓約300kV，而感應(yīng)雷過電壓為300～400kV[5]，因此有可能引起線路閃絡(luò)導(dǎo)致跳閘。所以，可以選擇在雷電活動頻繁的地區(qū)增加一片絕緣子，提高局部地區(qū)絕緣水平，減少雷擊閃絡(luò)事故發(fā)生次數(shù)。

2.4 安裝防弧金具

由于針對10kV絕緣導(dǎo)線斷線的情況，中國電科院與多家單位合作，研究出6種“疏導(dǎo)式”和“堵塞式”防護產(chǎn)品?！笆鑼?dǎo)式”防護措施允許工頻續(xù)流起弧，疏導(dǎo)電弧弧根轉(zhuǎn)移到特制的金具上燃燒，保護導(dǎo)線免于燒損；“堵塞式”防護措施阻止工頻續(xù)流起弧，從根本上排除導(dǎo)線燒損的因素[4]。其中，防護產(chǎn)品主要有剝線型防弧金具、放電箝位柱式瓷/復(fù)合絕緣子、穿刺型防弧金具、環(huán)形電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器、穿刺電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器、穿刺型放電箝位柱式瓷/復(fù)合絕緣子，穿刺電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器是我局采用防護工具之一。穿刺電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器既利用堵塞有兩種優(yōu)勢：①通過金屬氧化物避雷器抑制工頻續(xù)流起??；②穿刺電極將電弧從絕緣導(dǎo)線引導(dǎo)到電極上，保護絕緣導(dǎo)線避免斷線。

2.5 提高配網(wǎng)饋線自動化覆蓋率

南方地區(qū)夏季雷雨季節(jié)雷擊活動頻繁，但是引起線路跳閘的主要是由于雷電感應(yīng)過電壓，且瞬時故障造成開關(guān)跳閘的案例不在少數(shù)。因此，在雷電活動頻繁的區(qū)域，提高配網(wǎng)饋線自動化率，投入自動重合閘功能，可以實現(xiàn)快速復(fù)電，減少停電時間，同時減少運維人員工作量。另外，如果重合于永久故障上，通過自動化開關(guān)配合，隔離永久故障，實現(xiàn)非故障段快速復(fù)電。

3 10kV絕緣導(dǎo)線斷線案例分析

恩平供電局采用穿刺電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器作為10kV絕緣導(dǎo)線防雷措施之一。作為防雷措施，以兩桿塔或基塔作為一個單元安裝一組穿刺電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器，即每隔約100m安裝一組，保護效果良好。今年夏季雷雨天氣，某供電所發(fā)生一起10kV絕緣導(dǎo)線斷線的事件，斷線位置剛好處在防護工具安裝點。斷線事件發(fā)生后，運維人員檢查現(xiàn)場情況，發(fā)生防護金具的穿刺電極只是卡在絕緣導(dǎo)線的絕緣層上，而穿刺電極并有與導(dǎo)線實際接觸。因此，當發(fā)生雷擊時，工頻續(xù)流電弧并沒有在電極上燃燒，而是在絕緣導(dǎo)線上燃燒，電弧弧根幾千度的高溫將絕緣導(dǎo)線燒斷，穿刺電極帶外串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器沒有起到防雷作用。這是一起由于施工質(zhì)量不過關(guān)導(dǎo)致10kV絕緣導(dǎo)線斷線的典型案例，運維單位應(yīng)吸取這種經(jīng)驗，避免日后出現(xiàn)類似情況。

4 結(jié) 語

10kV配電網(wǎng)防雷措施較多，其中加裝氧化鋅避雷器、降低桿塔接地電阻、提高絕緣水平、安裝防弧金具、提高配網(wǎng)自動化饋線率都能收到良好的效果。在絕緣導(dǎo)線上安裝防弧金具時，要注意施工規(guī)范問題，穿刺電極要與導(dǎo)線接觸良好，防弧金具發(fā)揮防雷作用。

參考文獻

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[2]李景祿，吳維寧，楊廷方，等.配電網(wǎng)防雷保護的分析與研究[J].高電壓技術(shù)，2004，30（4）：58～59.

[3]王茂成，呂永麗，鄒洪英，等.10kV絕緣導(dǎo)線雷擊斷線機理分析和防治措施[J].高電壓技術(shù)，2007，33（1）：102～105.

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[5]吳居上.陽江地區(qū)配電網(wǎng)防雷間隙防雷性能及可行性研究[D].華南理工大學，2016.

收稿日期：2018-11-6