10kv線路及配電設(shè)備的防雷措施

王長付 陳顏濤

摘 要：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，電力作為一種能源已經(jīng)給人類社會(huì)帶來的光明與前景，所以供電可靠性會(huì)對(duì)直接影響到人們的工作生活，同時(shí)人們對(duì)配電網(wǎng)的安全性要求將會(huì)越來越高。由于10kV架空配電線路的絕緣水平相對(duì)較低，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，很容易發(fā)生雷害事故，從而將影響到配電網(wǎng)的供電可靠性與安全，嚴(yán)重的將會(huì)使人民的生命財(cái)產(chǎn)安全受到一定的威脅。所以，分析雷電造成配電線路出現(xiàn)的隱患問題，并且找到切實(shí)有效的防雷措施，對(duì)于人們的工作生活用電與安全具有非常重要的意義。本文特意對(duì)雷災(zāi)的基本特征和原因做了詳細(xì)的介紹和分析，闡述雷害的防范措施，希望給供電同行提供一些參考。

關(guān)鍵詞：10kV線路；配電設(shè)備；防雷措施

10kV配電線路經(jīng)常受到雷害事故的影響，引起10kV配電線路接地或故障跳閘，造成線路停電，雷害對(duì)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成極大危害，降低配電網(wǎng)的供電可靠性，嚴(yán)重影響用電客戶的辦公、生產(chǎn)、商業(yè)、生活用電，本文結(jié)合10kV配電線路運(yùn)行與雷害發(fā)生情況，研究10kV配電線路的防雷保護(hù)措施具有重要的工程和實(shí)際意義。

1 10kV配電線路雷擊的基本特征及原因分析

1.1雷擊的基本常識(shí)

綜合各方面因素，配電線路通常架設(shè)在地形復(fù)雜的空曠地帶，非常容易遭受雷擊。配電線路遭受雷擊主要有兩種形式：其一是直擊雷，當(dāng)架空線路上方積聚大量靜電荷而該線路地下可能存在大量金屬等時(shí)，當(dāng)靜電荷積聚到一定程度時(shí)就瞬時(shí)向大地稍放，形成很大的沖擊電流，流過（擊中）導(dǎo)線、絕緣子等配電設(shè)備，從而燒斷導(dǎo)線，擊穿或擊爛絕緣子，這種情況在同一地點(diǎn)每年都會(huì)發(fā)生且每年發(fā)生不少于一次；其二是感應(yīng)雷，一旦地面發(fā)生雷擊，地表周圍的電力、電子設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生包含有靜電份量、磁份和輻射份量的電磁感應(yīng)，并且相當(dāng)強(qiáng)烈，當(dāng)這些電磁感應(yīng)傳遞到線路中時(shí)，10kV線路上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。雷電流的大小、線路距雷電通道的遠(yuǎn)近、線路的懸掛高度等因素都會(huì)影響到線路上過電壓的幅值，一般情況下會(huì)達(dá)到10～400kV。

感應(yīng)過電壓如果大于80kV，即當(dāng)感應(yīng)過電壓與線路工頻電壓之和大于絕緣子50%的放電電壓時(shí)，10kV線路絕緣子會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)現(xiàn)象，導(dǎo)致線路短路、跳閘。據(jù)國外資料介紹，配電線路上雷擊占20%，感應(yīng)占80%（感應(yīng)過電壓的波頭長度為1～2ps，波尾長度為3～10ps，感應(yīng)過電壓波沿每相線路傳播。95%以上感應(yīng)雷的放電電流小于1kA，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直擊雷電流）。因此，引起10kV線路跳閘的主要原因是感應(yīng)過電壓引起的。

1.2主要原因分析

從防雷水平的高低、防雷方案的選擇、防雷產(chǎn)品的選用到防雷裝置運(yùn)行維護(hù)全過程分析，引發(fā)雷擊災(zāi)害的原因主要有以下情況：配電網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)針對(duì)性不強(qiáng)；運(yùn)行中仍有部分避雷器是閥式避雷器，天氣潮濕時(shí)，表面泄漏電流嚴(yán)重；有些避雷器和弱電設(shè)備與主地網(wǎng)（地極）共用，降低防雷質(zhì)量；接地網(wǎng)的接地電阻大于標(biāo)準(zhǔn)要求或接地網(wǎng)已腐蝕，引起雷擊后電壓反擊；運(yùn)行當(dāng)中沒有對(duì)配電網(wǎng)防雷設(shè)備開展預(yù)防性試驗(yàn)，個(gè)別防雷設(shè)備已失效，起不到防雷作用；防雷資金投入不足，防雷設(shè)備的改造能力落后；沒有對(duì)經(jīng)常遭受直擊雷雷擊的地點(diǎn)加裝防直擊雷的裝置；缺乏完善的管理工作，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)具體問題，致使防雷設(shè)施存在一些隱患。

2 10kV配電線路的一些防雷保護(hù)措施

2.1防范直擊雷的措施

針對(duì)直擊雷每次都是對(duì)同一地區(qū)放電，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，可以在10kV配電線路桿塔上安裝避雷針或消雷器，安裝消雷陣雨器防直擊雷效果最好。臺(tái)山供電局管轄下的10kV塔溫線水南支線17#桿，2005年前每年都遭受雷擊斷導(dǎo)線1～3次，2006年安裝了10kV線路避雷器后，導(dǎo)線沒有遭受雷擊斷線，但是避雷器遭受雷擊擊壞，2007年初安裝了半導(dǎo)體消雷器至今，該支線1#～30#桿導(dǎo)線沒有遭受雷擊斷線。2008年后臺(tái)山局在其他三回10kV配電線路經(jīng)常遭受雷擊斷導(dǎo)線的地方安裝了半導(dǎo)體消雷器，至今，這三回配電線路沒有發(fā)生導(dǎo)線遭受雷擊斷線現(xiàn)象。

2.2提高線路絕緣水平，降低10kV配電線路閃絡(luò)概率

由于配電網(wǎng)絕緣水平低，當(dāng)線路中因雷電活動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓時(shí)，極易造成線路絕緣子閃絡(luò)等事故，可采取將裸導(dǎo)線更換成為絕緣導(dǎo)線、增加絕緣子片數(shù)、在導(dǎo)線與絕緣子之間增加絕緣皮、更換絕緣子型號(hào)等方法提高線路絕緣水平。

2.3采用間隙與避雷器配合對(duì)10kV配電線路進(jìn)行保護(hù)

避雷器對(duì)于配電線路中的雷電過電壓的防護(hù)具有很好的效果，應(yīng)當(dāng)在配電線路中有選擇地安裝避雷器進(jìn)行保護(hù)；裝有間隙的絕緣子串放電有通絡(luò)和沿絡(luò)兩種情況，注意并聯(lián)間隙絕緣子的使用，保護(hù)間隙距離的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在雷擊線路閃絡(luò)時(shí)可以捕捉電弧的根部，電弧應(yīng)盡量不接觸絕緣子表面。同時(shí)，可以使用穿刺式防弧金具及安裝線路過電壓保護(hù)器。

2.4降低10kV配電設(shè)備的接地電阻

在配電線路中，降低接地電阻的方法主要有以下三種：一是增長水平接地體，通過該法達(dá)到目標(biāo)值要求較難；二是施加降阻劑進(jìn)行降阻，在水平接地體周圍施加長效降阻劑，對(duì)降低桿塔的接地電阻效果明顯，但隨降阻劑性能而影響壽命；三是采用垂直接地極，采用在防雷設(shè)備引下線最近處鉆深孔，在深孔中施加垂直接地極，利用深層土的低電阻率達(dá)到降低接地電阻，同時(shí)這種方法是防雷效果最好的。

3、10kV配電設(shè)備防雷

配電變壓器按現(xiàn)行規(guī)范采用閥型避雷器來保護(hù)。閥型避雷器要求越靠近變壓器安裝保護(hù)效果越好，一般要求裝在高壓跌落保險(xiǎn)的內(nèi)側(cè)。必須使避雷器的殘壓小于配電變壓器的耐壓，才能有效地對(duì)變壓器起保護(hù)作用。避雷器的選擇應(yīng)與線路額定電壓相符。若避雷器額定電壓高于設(shè)備額定電壓使設(shè)備受雷擊時(shí)失去可靠保護(hù)二避，器額定電壓低于設(shè)備額定電壓，在正常的過電壓下避雷器頻縈動(dòng)作引起線路接地跳閘。當(dāng)變壓器容量在100kVA及以上時(shí)，接地電阻應(yīng)盡可能降低到4Ω以下；當(dāng)變壓器容量小干100kVA時(shí)，接地電阻可達(dá)到10Ω及以下即可。如達(dá)不到上述要求，應(yīng)進(jìn)行改造接地網(wǎng)使其阻值下降，從而使留電流流過接地線上引起的電位降低。在配變低壓側(cè)也裝設(shè)保護(hù)裝皿。10kV配變只在進(jìn)線處安裝避雷器不能保護(hù)配變低壓繞組，而且由于低壓側(cè)落雷也將造成留電沖擊電壓直接通過計(jì)量裝皿加在低壓繞組上，按變比感應(yīng)到高壓側(cè)產(chǎn)生高電壓，有可能首先擊穿高壓繞組。同時(shí)，雷電沖擊電壓通過低壓線路俊入用戶，造成家用電器的損壞。所以在配變低壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)低壓避雷器等通訊用放電間隙保護(hù)器，并將避留器、變壓器外殼和中性點(diǎn)可靠接地。在配電變壓器進(jìn)線處裝設(shè)電抗器。電抗器可以利用進(jìn)線制作，用進(jìn)線繞成直徑100mm，10-20匝的電感線圈。阻止留電波的入慢，保護(hù)變壓器。避雷器安裝工藝要規(guī)范。避雷器的接地要良好，接地線聯(lián)接要可靠。農(nóng)村配變避留器安裝工藝差、引線細(xì)：接頭松或開路造成避雷器失去保護(hù)作用而導(dǎo)致配變?cè)饫讚魺龎氖禽^常見的，所以防雷引線的截面積，引線連接頭，接地體埋設(shè)都要符合有關(guān)防留接地規(guī)程要求。按期進(jìn)行預(yù)試和檢修，避雷器要按規(guī)程要求定期進(jìn)行絕緣電阻、工頻放電電壓試驗(yàn)，對(duì)不合格和有缺陷的避雷器進(jìn)行更換。FS閥型避雷器經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，因避，器自身老化其工頻放電電壓下降，絕緣電阻降低。當(dāng)其土頻放電電壓低于23kV，絕緣電阻低于2000MΩ時(shí)必須更換。對(duì)接地引下線，接地裝t要定期巡視檢修。雷雨季節(jié)前要清掃瓷體，緊固接頭，損壞部位立即更換。

10KV電力系統(tǒng)的防雷措施多種多樣，各地10kV電力系統(tǒng)實(shí)際情況又不盡相同。因地制宜，合理地選擇防雷保護(hù)措施，加強(qiáng)10KV電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理，一定能提高10kV電力系統(tǒng)防留保護(hù)的效果，最終提高供電質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

中國機(jī)電工程學(xué)會(huì)供用電使用手冊(cè)[D].沈陽：遼寧科技出版社.