10kV配電架空線路避雷措施

郭路宣 劉同銀 王若飛 趙世磊

摘要：城市快速擴張的結(jié)果就是城市人口的用電需求不斷地上升。由此對電力設(shè)備以及相關(guān)電力網(wǎng)絡(luò)線路的運行穩(wěn)定性和安全性的要求則變得越來越高。除了對人為造成的破壞進行預防之外，電力設(shè)備還需要預防雷電對其電力線路所帶來的影響。本文將主要介紹雷電對10kV配電線路產(chǎn)生破壞的原因，對雷電給配電線路中所有的設(shè)備設(shè)施帶來的影響進行分類。開展具體的分析和探討來預防雷電對配電架空線路所產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：10kV;配電架空線路;避雷措施

隨著我國經(jīng)濟的快速提升，人們對電力使用需求的可靠性和穩(wěn)定性要求變得越來越高。10kV配電線路以及設(shè)備出現(xiàn)故障不僅會給人們的生活帶來不便，同時也會給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失，進而降低電力公司供電服務(wù)的水平。近些年來因為雷電所導致的電力事故層出不窮，在整個電力事故原因中占據(jù)很大的比例，所以我們要對10kV配電線路設(shè)置中的防雷工作進行探討，提出相應(yīng)的防范保護策略。

一、雷電的破壞

在10kV線路的布設(shè)過程中，主要采用架空線的方式。有一些線路處于郊區(qū)或是野外很容易成為雷電襲擊的對象。經(jīng)過統(tǒng)計，我們發(fā)現(xiàn)在配電線路上出現(xiàn)電壓超出85%的過電壓數(shù)量，其中15%的原因都是由于雷電導致的。

（1）雷電感應(yīng)。天空中的帶電云層和與大地之間產(chǎn)生的巨大靜電場。在雷擊作用下出現(xiàn)大范圍的電力釋放，當正負電荷與附近地面中的導體、電力線路以及金屬設(shè)備相接時，就會產(chǎn)生束縛電荷。[1]由于無法快速疏散電荷而形成了感應(yīng)過電壓。尤其是當雷擊放電與輸電線路相交時這種感應(yīng)器過電壓的數(shù)值可達到數(shù)百千伏，瞬間導致整個電力網(wǎng)絡(luò)中的線路由于電流和電壓過大出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)的現(xiàn)象，進而影響到整條線路上的所有連接的電氣設(shè)備受到破壞。

（2）直接雷擊。當雷電直接擊打在架空電線路或是與建筑物接觸時，強大的雷電所造成的電波會沿著輸電線路直接進到建筑內(nèi)部。同時高電位以及閃絡(luò)放電的原因造成室內(nèi)電氣設(shè)備的損壞。雷電生成的電流值和電壓數(shù)值非常高，低則幾萬伏瞬間電壓值可達到幾百萬伏。而且它出現(xiàn)的時間非常短暫，短時間所釋放出的巨大能量從功率角度來看具有強大的破壞力。

二、防雷思路

為了防止電力線路因遭受雷擊而導致線路承受過電壓的問題，除了提高電力網(wǎng)絡(luò)線路的絕緣能力之外，同時還要對電力網(wǎng)絡(luò)布設(shè)采取相應(yīng)的防范措施，比如將避雷線架空，使因雷擊對配電線路上產(chǎn)生的電弧快速消除，防止線路在高電壓高電流的作用下出現(xiàn)熔斷。當然還應(yīng)當采用避雷設(shè)備或是過電壓保護裝置提高防雷的有效性。

三、防雷措施

（1）架空避雷線。一些電力網(wǎng)絡(luò)尤其是10kV的電力線路架空配電線路多數(shù)處于較為空曠的位置，在雷電環(huán)境下很容易遭受雷。[2]對于這部分架空線路的布設(shè)可以參考電線桿架設(shè)的方式，設(shè)置避雷線或是采用屏蔽保護的措施以降低線路中所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。在完成防護設(shè)備的架設(shè)之后，雷電仍會繞過架空避雷線路對整條線路造成破壞。所以為了減少雷電對架空線路的破壞，我們需要降低雷電對邊架空線路的保護角。將其與線路之間的角度設(shè)定為<25°，除去終端桿之外，避雷線應(yīng)當在每根架桿上進行一次接地連接，并確保線路電阻值<30Ω。避雷線應(yīng)當設(shè)置為輻射形和是環(huán)形。但是這種方式在成本上投入過大，而且在遭受雷擊之后很容易形成反擊閃絡(luò)，引發(fā)電線熔斷問題。

（2）線路避雷器。該設(shè)備的運行原理主要是結(jié)合絕緣設(shè)備一起相互作用來改變結(jié)緣閃絡(luò)的出現(xiàn)的路徑，利用相應(yīng)設(shè)備防止出現(xiàn)跳閘的問題。雷電在電網(wǎng)中流通之后，避雷器會快速地熄滅雷電所產(chǎn)生的電弧，并切斷相應(yīng)的工頻續(xù)流。所以利用避雷器設(shè)備有效改善由于雷擊而導致的跳閘問題。

氧化鋅避雷器是目前在電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用于防雷裝置中的一種防雷設(shè)備，這種避雷器主要分為空氣間隙和無間隙兩類。有空氣間隙的設(shè)備能夠解決因瞬間雷擊而成生的跳閘、斷線的問題;而無間隙的避雷器只能控制因雷電所產(chǎn)生的較大電壓和被截斷的工頻續(xù)流，同時能夠再出現(xiàn)閃絡(luò)之后吸收雷電所釋放的電力能量。

在使用氧化鋅避雷器時避雷設(shè)備與被保護的電氣設(shè)備之間必須要符合以下幾個條件：首先，氧化鋅避雷設(shè)備在泄流之后的產(chǎn)生的殘余電壓要低于被保護設(shè)備所能夠承受的最大的電壓值。二者之間的伏安特性應(yīng)當能夠相互契合;[3]其次，要注意設(shè)備所產(chǎn)生的放電電壓要低于被保護對象所具有的電壓值，也就是說二者之間的伏秒性要相互契合。

線路避雷器能夠有效地提高電力線路對于雷擊的耐受能力，降低因雷擊而產(chǎn)生的跳閘概率，使電力線路能夠穩(wěn)定運行。然而這種設(shè)備也存在一定的局限性：首先，動作電壓以及殘留電壓等參數(shù)在設(shè)備生產(chǎn)過程中就已經(jīng)預設(shè)，無法在后期進行調(diào)節(jié)，無法依據(jù)實際情況進行差異性保護;其次，避雷器設(shè)備主要是通過流容量來吸收電流，由于其具有局限性導致避雷器遭受雷電流量過大時，無法承受雷電流所產(chǎn)生的能量而引發(fā)爆炸;再次，避雷器設(shè)備很容易在使用過程中出現(xiàn)老化，損壞的問題，尤其是處于長期電壓負荷的作用下，避雷器的閥片很容易出現(xiàn)腐蝕、老化的問題，進而引發(fā)電力網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障;最后，避雷器投入成本較高，無法實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用，而且使用一個階段之后就必須要對避雷器進行更換或是調(diào)試，增加了設(shè)備的投入量和人員工作量。

（3）過電壓保護器。這種設(shè)備主要是用于因雷電導致的過電壓或是由于線路故障引起的絕緣閃絡(luò)而導致的線路短路，可以利用其所具有的電阻特性將其所釋放的電弧快速熄滅，從而截斷工頻續(xù)流的出現(xiàn)，防止因工頻續(xù)流而出現(xiàn)的電流高溫的問題，而對線路造成熔斷或是線路跳閘的問題。[4]設(shè)備優(yōu)點：這種保護裝置無需更改原有線路設(shè)置，同時也不需要更換絕緣子。在設(shè)置時不會造成供電中斷的問題，而且使用壽命長維護成本低。但是唯一的缺點就是需要增加桿上設(shè)備的安裝數(shù)量以及相應(yīng)的接地裝置。

四、結(jié)語

10kV配電線路的運行水平會影響社會的正常發(fā)展，所以對其防雷電能力進行提升能夠有效地確保電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行。同時在設(shè)置過程中需要依照實際情況制定科學的解決策略，從而提高10kV配電線路的穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]李恒潔.10kV配電線路防雷及對策分析[J].科技與創(chuàng)新，2015（19）：154.

[2]黃石，衛(wèi)志農(nóng)，吳國梁，王華芳，靳宏偉.35kV配電線路防雷擊斷線措施的應(yīng)用研究[J].華東電力，2012，40（09）：1571-1575.

[3]劉剛，陳榮鋒，莫蕓.10kV架空配電線路避雷線架設(shè)高度的探討[J].電瓷避雷器，2012（04）：33-38.

[4]羅大強，唐軍，許志榮，陳德智.10kV架空配電線路防雷措施配置方案分析[J].電瓷避雷器，2012（05）：113-118.