淺談10kV架空配電線路防雷措施

楊雁琳

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展也十分快速。文章簡(jiǎn)要介紹了雷擊對(duì)架空配電線路的危害，結(jié)合10KV架空配電線路特點(diǎn)，分析了雷擊事故中設(shè)備方面的原因，闡述了10KV架空配電線路的主要防雷措施，并對(duì)各種措施的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：危害;防雷措施;配電線路

引言

近些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人民生活水平日益提高，然而社會(huì)的發(fā)展離不開能源的消耗。電能作為重要的二次能源，在國(guó)民生活中占有舉足輕重的地位。輸電線路作為電能傳輸?shù)耐ǖ溃请娏ο到y(tǒng)的重要組成部分，然而也是電力系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)。由于輸電線路分布區(qū)域廣，絕大多數(shù)處于室外，經(jīng)常處于大風(fēng)、暴雨、雷電以及各種不確定因素的環(huán)境下，從而給電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成威脅。雷電作為常見的自然現(xiàn)象，是導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)故障的重要因素。由于雷擊引起輸電線路的過電壓可達(dá)到幾百萬伏，這一過電壓也稱為外部過電壓或者大氣過電壓，如果這一大氣過電壓在系統(tǒng)內(nèi)傳播，就會(huì)給系統(tǒng)中的電氣設(shè)備的絕緣帶來極大威脅。加強(qiáng)防雷接地設(shè)計(jì)和設(shè)備維護(hù)，可以減少或防止此類問題的發(fā)生。

1雷電放電概述

雷電作為常見的自然現(xiàn)象，在電力系統(tǒng)中會(huì)引起超過正常電壓很多倍的雷電過電壓，它是造成電力系統(tǒng)故障的主要原因。雷電放電所產(chǎn)生的雷電流流過輸電線路將引起巨大的電磁效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)，從而對(duì)輸電線路安全穩(wěn)定的運(yùn)行產(chǎn)生巨大的威脅，所以在設(shè)備投入運(yùn)行之前要進(jìn)行運(yùn)行截面的選擇、設(shè)備的穩(wěn)定性、開斷能力、關(guān)合能力等一系列校驗(yàn)。從氣體放電的特性來看，雷電屬于一種超長(zhǎng)空氣間隙的火花放電過程。在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)，雷電流具有極性效應(yīng)，設(shè)備可當(dāng)作棒極，雷云相當(dāng)于板極。根據(jù)雷電放電的三個(gè)階段，可將雷電流繪制成標(biāo)準(zhǔn)雷電流波形進(jìn)行分析。

2雷擊故障的主要類型

雷擊將在系統(tǒng)中產(chǎn)生雷電過電壓和雷電過電流。雷電過電壓將危及設(shè)備絕緣甚至造成停電;雷電過電流將損壞被級(jí)物體。雷擊故障的主要類型分為以下三種。1）直擊雷過電壓，被擊中物體將產(chǎn)生高于正常電壓的過電壓。輸電線路大多工作于戶外，考慮實(shí)際情況的需要，如果輸電線路架設(shè)較低，由于樹木、道路、鳥獸和一系列人為因素，會(huì)造成線路損壞、短路等故障。所以一般高壓輸電線路架設(shè)的很高。但是線路高度的越高，受地理環(huán)境的影響，獨(dú)立架設(shè)在空曠的山區(qū)中，遭受雷擊的幾率也大幅提升。當(dāng)雷電擊中桿塔導(dǎo)致絕緣子對(duì)地電位超過對(duì)導(dǎo)線端電位，從而形成反擊。2）感應(yīng)雷過電壓，輸電線路附件會(huì)有其他物體，當(dāng)雷電擊中這些物體時(shí)，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在設(shè)備或輸電線路上會(huì)形成過電壓，從而擊穿絕緣子，造成短路故障引起跳閘。3）高壓雷電入侵波。雷電擊中輸電線路，雷電中的能量在輸電線路中以波的形式傳播，最終進(jìn)入發(fā)電廠變電站，對(duì)電力系統(tǒng)中的設(shè)備形成過電壓，危及絕緣。

310KV架空配電線路防雷的措施

一直以來，雷擊事故是影響架空配電線路供電可靠性的主要因素。為防止雷擊事故，可采取以下措施。

3.1架設(shè)避雷線

避雷線架設(shè)在線路上方并且直接接地，可以降低雷擊事故的概率，提高線路耐雷能力。避雷線可抑制感應(yīng)雷過電壓，以距地10M的架空線路為例，通過計(jì)算可得在線路遭受雷擊時(shí)的感應(yīng)雷過電壓約為500KV;當(dāng)架設(shè)避雷線后，感應(yīng)雷過電壓約為300KV，比未架設(shè)避雷線感應(yīng)過電壓降低近20%，由此可見避雷線可以有效抑制感應(yīng)雷過電壓。根據(jù)電力方面相關(guān)規(guī)定，電壓等級(jí)1-10KV的架空線路，一般不架設(shè)避雷線;但是應(yīng)根據(jù)負(fù)荷重要程度、地區(qū)雷暴日大小、地形條件及總投資等因素，選擇架設(shè)避雷線。

3.2采用合適的防雷接地裝置

接地電阻是防雷措施中一個(gè)重要的參數(shù)，在防雷設(shè)計(jì)中具有重要意義。各種防雷設(shè)備要配備合適的接地裝置才能達(dá)到降低過電壓的目的，所以接地裝置在防防雷中尤為關(guān)鍵。防雷接地是一種常見的接地裝置，使接地電阻減小則可以增加輸電線路的耐雷水平。如果接地電阻阻值過大，線路遭受雷電襲擊時(shí)，桿塔頂端的電位將會(huì)隨接地電阻值的增大而升高。過高的電位將使絕緣子發(fā)生擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致線路出現(xiàn)故障;反之降低線路接地電阻則將降低桿塔頂端電位，對(duì)輸電線路絕緣有一定的好處。輸電線路大多處于室外有著錯(cuò)綜復(fù)雜的地理環(huán)境，受環(huán)境的影響使得接地電阻大不相同。所以不同的環(huán)境與不同的接地體相對(duì)應(yīng)，通過導(dǎo)線將接地體與避雷線相連接，埋藏在大地中的接地體大多采用扁形或圓形鋼;由于有些環(huán)境中巖石的土壤電阻率較高，為了減小接地電阻有時(shí)需要加大接地體的尺寸。在高電壓等級(jí)輸電線路當(dāng)中可采用增大接地網(wǎng)面積，接地網(wǎng)的電容與其面積成正比，電容值越大對(duì)應(yīng)的電阻值將會(huì)越小;增加垂直接地體同樣是利用電容增加的原理降低基地電阻。

3.3沿線敷設(shè)耦合地線

架設(shè)耦合地線是一種有效防止絕緣子發(fā)生反擊導(dǎo)致線路故障的方法，其原理與避雷線有部分相似，一般用于電壓等級(jí)不高的輸電線路中，在實(shí)際施工帶電作業(yè)時(shí)是需要注意有可能會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，對(duì)操作人員的人身安全造成一定的威脅。

3.4減少避雷線保護(hù)角

避雷線保護(hù)角是避雷線和導(dǎo)線間與垂直線的夾角，架空地線如果具有較小的保護(hù)角，那么當(dāng)出現(xiàn)雷電時(shí)，發(fā)生繞擊的概率將減少，從而提高輸電線路的耐雷水平，但是出于經(jīng)濟(jì)性和安全性的角度考慮，不同的電壓等級(jí)對(duì)保護(hù)角的大小要求各不相同。保護(hù)角的選取要在線路安裝之前就做好預(yù)算，當(dāng)線路投入運(yùn)行時(shí)則不可改變保護(hù)角的大小。同一電壓等級(jí)架空線路處于不同地區(qū)時(shí)，其避雷線保護(hù)角也應(yīng)有所區(qū)別，一般山區(qū)雷電更為頻繁，所以山區(qū)的架空線路上避雷線保護(hù)角應(yīng)較平原地區(qū)避雷線保護(hù)角小一些。

3.5提高線路絕緣強(qiáng)度

輸電線路的絕緣水平主要取決于絕緣子，在過電壓下，如果絕緣子的絕緣強(qiáng)度不夠，則會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，從而導(dǎo)致線路故障。所以適當(dāng)增加絕緣子的個(gè)數(shù)、增加每一串絕緣子的表面積、增加絕緣子的爬電距離等方法可以有效提高閃絡(luò)電壓的大小，提高線路的耐雷水平。懸垂式絕緣子串對(duì)地雜散電容大于對(duì)導(dǎo)線雜散電容，導(dǎo)致絕緣子串上的電壓呈現(xiàn)U型分布，其中對(duì)導(dǎo)線側(cè)的電壓最高，對(duì)地側(cè)的電壓次之，中間的電壓最低。一般采用分裂導(dǎo)線或者加裝均壓環(huán)來使電位分布均勻。

3.6采用避雷器

常用的避雷器有閥式避雷器和氧化鋅避雷器，避雷器除了可以限制雷電波從外入侵到電力系統(tǒng)外，還限制因操作而引起的內(nèi)部過電壓，具有一舉兩得的效果。氧化鋅具有非線性伏安特性。在低電壓時(shí)呈現(xiàn)高電阻性，在正常工作條件下幾乎沒有電流經(jīng)過，在雷電過電壓時(shí)呈現(xiàn)底電阻，可以泄放大量的雷電流，當(dāng)雷電消失之后又恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，從而達(dá)到保護(hù)輸電線路的目的。同時(shí)金屬氧化物避雷器還有一個(gè)好處是沒有空氣間隙，不受電弧的影響，不存在滅弧和電弧重燃危及線路絕緣的物體。由于上述特性使之廣泛使用于輸電線路的防雷措施中。

結(jié)語(yǔ)

在10kV架空配電線路的設(shè)置過程中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)防雷設(shè)計(jì)在其中的重要性，同時(shí)也是保障線路實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行的重要方法。結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w情況，在對(duì)地形地質(zhì)條件進(jìn)行綜合考察之后，在進(jìn)行相關(guān)防雷方案的設(shè)計(jì)，并配置相關(guān)的防雷裝置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雷擊事故的控制，為整個(gè)配電線路構(gòu)建一個(gè)安全的運(yùn)行環(huán)境。

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