10kV架空線路雷擊跳閘原因與防雷措施

楊思海

摘要：10kV屬于中壓配電網(wǎng)絡(luò)，是我國(guó)城市主干配電網(wǎng)絡(luò)。由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平和綜合投資資金等因素的制約，10kV網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)時(shí)規(guī)劃建設(shè)過程中，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和配電網(wǎng)絕緣水平普遍偏低，尤其是在環(huán)境較為復(fù)雜地區(qū)，易受到雷電危害。架空線路雷擊危害常發(fā)生在配電變壓器、柱上斷路器以及隔離開關(guān)等設(shè)備處，也時(shí)常引起架空線路絕緣子發(fā)生閃絡(luò)，在很大程度上影響了配電網(wǎng)供電可靠性和供電公司電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益。本文針對(duì)10kV架空線路雷擊跳閘原因與防雷措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：架空線路;雷擊跳閘;防雷措施

引言

我國(guó)屬于氣候多樣性國(guó)家，其本身的氣象環(huán)境特點(diǎn)受到各大因素的綜合影響，一些地區(qū)的降雨量多，雷電活動(dòng)頻繁而又強(qiáng)烈，因此導(dǎo)致這些地區(qū)的跳閘率相比較其他地區(qū)而言更多。國(guó)家變電總局報(bào)告中顯示，在我國(guó)的一些地區(qū) 10kV 架空線路受到雷擊的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，直接影響到了這些地區(qū)的正常供電，對(duì)于這些地方的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常生活造成了極大的危害。基于此，文章采用層次分析法，針對(duì) 10kV架空線路遭受雷擊跳閘的原因進(jìn)行分析，并且相應(yīng)的提出了一定的防雷措施，以期對(duì)10kV 架空線路的保護(hù)起到一定的參考幫助作用。

一、雷擊跳閘閃烙點(diǎn)特征分析

經(jīng)對(duì)近幾年雷擊位置統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，雷擊點(diǎn)主要位于絕緣子本體、導(dǎo)線、導(dǎo)線防振錘、引流線、均壓環(huán)、金具、橫擔(dān)、塔材等位置，其中位于絕緣子本體占63.11%，位于導(dǎo)線、導(dǎo)線防振錘、引流線占13.59%，位于均壓環(huán)、金具占20.39%，位于橫擔(dān)、塔材占2.91%。

1.1雷擊點(diǎn)位于絕緣子本體上。絕緣子遭受雷擊后，絕緣子邊緣有燒傷，且橫擔(dān)側(cè)、導(dǎo)線側(cè)絕緣子燒傷最嚴(yán)重。

1.2雷擊點(diǎn)位于導(dǎo)線、導(dǎo)線防振錘、引流線上。導(dǎo)線垂直或三角排列時(shí)，一般上相絕緣子被擊穿的機(jī)率較大;導(dǎo)線平行排列時(shí)，兩邊線被擊穿的機(jī)率較大。

1.3雷擊點(diǎn)位于均壓環(huán)、金具上。線路若安裝有均壓環(huán)，則雷擊點(diǎn)主要在均壓環(huán)上。

1.4雷擊點(diǎn)位于橫擔(dān)、塔材上。一般情況下，直接雷擊橫擔(dān)、塔材的概率較小，但偶有發(fā)生。

二、10kV架空線路雷擊跳閘事故發(fā)生原因分析

2.1絕緣水平不匹配引起跳閘事故

對(duì)于人類來說 36V 的電壓就已經(jīng)使人感到電擊的感覺了，可想而知 10kV 或者更高的電壓對(duì)于人類的人身安全存在著多大的威脅。和其他電力設(shè)施一樣，絕緣水平施工管理一是為了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，二是為了電力自身傳輸?shù)陌踩€(wěn)定。通過以往的實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)可以知道，桿塔上使用玻璃材質(zhì)的絕緣子串在放電過程中的電壓數(shù)值接近 200kV，瓷瓶絕緣子串的電壓數(shù)值更高一些，可達(dá)到 255kV 上下不等，相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其在全波沖擊的情況下，所能夠承受的電壓大約為 75 千伏上下，線路與絕緣水平不相適配，還有避雷器的泄流能力也存在限制之處，由于雷電過電壓進(jìn)入到設(shè)備與電纜線路側(cè)，致使跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2感應(yīng)過電壓引起跳閘事故

10kV架空線路大多位于城市郊區(qū)，線路桿塔周圍存在大量水塘、水田。由于水的電導(dǎo)率要遠(yuǎn)大于周圍土壤電導(dǎo)率，這樣就容易導(dǎo)致架空線路在遭受雷擊過程中產(chǎn)生較大的感應(yīng)雷過電壓，進(jìn)而引起線路發(fā)生跳閘事故。

2.3避雷器防雷性能質(zhì)量降低引起跳閘事故

目前，一些10kV架空線路中依然還存在使用老式閥型避雷器的問題。由于閥型避雷器已經(jīng)運(yùn)行較長(zhǎng)歲月，其密封已經(jīng)受到破壞而受潮，運(yùn)行相電壓時(shí)其電暈效應(yīng)相當(dāng)嚴(yán)重，進(jìn)而在避雷器內(nèi)部產(chǎn)生硝酸鹽等化合物，致使氣體中的氧和氮大量減少，導(dǎo)致避雷器氣壓降低，工頻放電電壓也大大下降。另外，污穢等除了會(huì)引起避雷器放電電壓降低外，還能使避雷器滅弧性能降低，嚴(yán)重時(shí)還可能切斷不了續(xù)流進(jìn)而引發(fā)避雷器發(fā)生爆炸。

2.4接地引下線存在問題引起跳閘事故

接地引下線作為配電設(shè)備與配電網(wǎng)接地體間的連接體，其質(zhì)量水平的高低對(duì)配電設(shè)備接地防雷性能的正常高效發(fā)揮非常重要。10kV架空線路接地引下線連接不規(guī)范、不合理，也是引起配電網(wǎng)雷擊跳閘事故的主要原因之一。

三、加強(qiáng)10kV架空線路防雷性能而采取的有效措施

3.1架設(shè)耦合地線

架設(shè)耦合地線是針對(duì)感應(yīng)過電壓引起的跳閘而采取的措施。耦合地線是在架空線路的導(dǎo)線下面與附近區(qū)域而架設(shè)的地線，是為了降低反擊跳閘率而架設(shè)的線路。對(duì)于10千伏架空線路而言，其桿塔高度較低，其受到電擊的雷電類型最為普遍的是直擊雷，相對(duì)而言，直擊雷對(duì)線路本身的跳閘現(xiàn)象影響概率并不是很大，其線路本身不會(huì)直接跳閘，而大多數(shù)的原因是雷擊之后感應(yīng)過電壓間接引起跳閘。所以要從源頭上即從感應(yīng)過電壓方面加強(qiáng)采取措施。在容易發(fā)生感應(yīng)過電壓的地方，架設(shè)耦合地線，應(yīng)用耦合地線具有的電磁屏蔽作用降低感應(yīng)過電壓的破壞水平，從而減少因感應(yīng)過電壓而引起的不利影響。

3.2選用線路氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器的使用壽命長(zhǎng)，不易發(fā)生像老式閥型避雷器受潮，內(nèi)部氣體流失等現(xiàn)象，是一種理想的防雷設(shè)施。安裝線路氧化鋅避雷器，它能夠以分流的形式將其中一部分的電流引入到地面，超過允許值的部分電流，經(jīng)過避雷器傳播到導(dǎo)線上，再經(jīng)桿塔的接地設(shè)置流入到地面，進(jìn)而降低電流電壓。

3.3安裝自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置

安裝自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置就是為了保證架空線路的電容電量滿足要求，保證其電容電流大于10A，現(xiàn)實(shí)中這種裝置在補(bǔ)償電容電流后，將殘余的電流值控制在理想狀態(tài)下，也就是說小于5A的電流，從而補(bǔ)給了線路的電容電壓的流失，也保證了大大加強(qiáng)了防雷性能。

3.4安裝可調(diào)式防雷保護(hù)間隙

從以往的10kV架空線路施工經(jīng)驗(yàn)可以得知，應(yīng)該在線路的容易落雷電安裝防雷保護(hù)間隙，采用穿刺型可調(diào)式的保護(hù)間隙。這種措施比絕緣子放電的功能更有效，它可以限制在雷電過電壓后的電壓波動(dòng)幅值上升，避免出現(xiàn)續(xù)流起弧效應(yīng)，導(dǎo)致線路燒損等現(xiàn)象，達(dá)到“疏導(dǎo)”和“堵塞”的效果，使防雷性能大幅度提高。

四、總結(jié)

10kV架空線分支線路多、分布范圍廣以及絕緣水平參差不齊等問題。在10kV線路所發(fā)生的跳閘故障中，由雷擊導(dǎo)致高達(dá)百分之八十，所以，必須對(duì)雷擊跳閘問題高度重視。通過架設(shè)耦合地線、優(yōu)選線路氧化鋅避雷器、安裝自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置、安裝可調(diào)式防雷保護(hù)間隙、裝設(shè)自動(dòng)重合閘保護(hù)裝置等有效的技術(shù)措施，使提高10kV架空線路的綜合耐雷水平得到提供，保證架空線路的供電安全性和可靠性。

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