10kV輸電線路防雷保護(hù)策略的研究

阮紹炯

摘要：本文主要分析了10kV輸電線路雷擊的危險(xiǎn)，探討了我國(guó)10kV輸電線路防雷保護(hù)的現(xiàn)狀，分析了10kV輸電線路防雷保護(hù)中的不足，并針對(duì)不足提出10kV輸電線路防雷保護(hù)作用的策略。旨在為10kV輸電線路的安全運(yùn)營(yíng)管理提供一點(diǎn)參考建議。

關(guān)鍵詞：10kV輸電線路;防雷保護(hù);防雷接地

引言：在電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)以及電力網(wǎng)中，輸配電線路發(fā)揮著及其重要的作用，其中1-10kV的輸配電線路為高壓配電線路，是電力系統(tǒng)中分布范圍最廣的一種輸配電線路，也是其重要構(gòu)成部分。特別是10kV輸電線路，作為日常生活中的常用輸配電線路，其線路系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)生活有著較大的影響。在10kV輸電線路中，最為常見的系統(tǒng)故障為雷擊事故。雷擊事故小則引發(fā)部分線路短路或開關(guān)跳閘，嚴(yán)重則會(huì)引起重大火災(zāi)和線路系統(tǒng)故障。研究10kV輸電線路的防雷保護(hù)對(duì)于提升輸電線路防雷作用以及保證線路系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性有著重要的意義。因此本文研究10kV輸電線路防雷保護(hù)的策略。

一、10kV輸電線路雷擊的危險(xiǎn)

10kV輸電線路是我國(guó)輸配電線路中分布地域最廣的線路，大部分線路都建立在較為空曠的位置，使得線路綿延成百上千米，這種情況極易引起雷擊事故的發(fā)生。雷電作為一種自然現(xiàn)象，它本身是不可控的。在雷電活動(dòng)開始時(shí)，一些大范圍的放電產(chǎn)生的機(jī)械力、電效應(yīng)、熱效應(yīng)等與輸電線路發(fā)生碰擊，強(qiáng)大的電波會(huì)沿著輸電線路一直傳輸，給線路沿線周邊造成巨大的安全隱患。例如對(duì)較近的變電所及其變電設(shè)備造成侵入性危害，引起變電所系統(tǒng)嚴(yán)重故障，設(shè)備跳閘或線路短路，甚至是火災(zāi)。對(duì)于沿線的居民及其財(cái)產(chǎn)也可能因?yàn)槔讚舻痊F(xiàn)象的發(fā)生引起火災(zāi)或者雷擊致死事件。例如2017年9月陜西某機(jī)電公司10kV高壓輸電線路遭雷擊引發(fā)嚴(yán)重的火災(zāi)事故，事故造成短處線路短路、短路以及大面積火災(zāi)的發(fā)生。2005年5月，重慶某村小學(xué)10kV輸電線路遭受雷擊，造成7死44傷，成為當(dāng)年雷擊重大安全事故。2007年，貴州某鎮(zhèn)突發(fā)雷雨天氣，某工廠車間10KV輸電線路遭雷擊引發(fā)火災(zāi)，導(dǎo)致整個(gè)工廠極其設(shè)施設(shè)備全部葬于火海，給該公司造成重大的財(cái)產(chǎn)損失?？梢?，10kV輸電線路雷擊的危險(xiǎn)對(duì)于我們的生產(chǎn)生活有著重大的危害。

二、我國(guó)10kV輸電線路防雷保護(hù)的現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)不同輸配電線路的防雷保護(hù)采取的措施不同，對(duì)于10kV輸電線路雖然主要以水泥接地的方式為主，但城市10kV輸電線路防雷保護(hù)還是存在著一定的差異。從10kV輸電電路整體的防雷保護(hù)來看，除主要的水泥桿自然接地方式，一般在強(qiáng)雷電地區(qū)架空電路中安裝避雷線或避雷針，或者安裝有高壓等級(jí)的絕緣子，或是采用兩片式絕緣子，或采用瓷橫擔(dān)元件等提高輸電線路的絕緣效果。輸電線路主要以架空下路為主，在極個(gè)別地區(qū)采用電纜輸電的方式，部分線路中通過設(shè)置自動(dòng)重合閘來提高防雷保護(hù)。

此外，在城市10kV輸電線路網(wǎng)中設(shè)計(jì)的絕緣保護(hù)較多，而在鄉(xiāng)村或經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的縣鄉(xiāng)等地的輸電線路中設(shè)計(jì)的防雷保護(hù)較少，因此10kV輸電線路防雷保護(hù)整體存在著城市防雷保護(hù)作用較強(qiáng)，而鄉(xiāng)村或經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的縣鄉(xiāng)等地的防雷保護(hù)作用較弱。雖然在防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)思路上很好的體現(xiàn)了因地制宜的原則，但是實(shí)際的防雷保護(hù)效果并不突出。隨著鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的不斷發(fā)展，使得鄉(xiāng)村的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生著極大的變化，鄉(xiāng)村的安全用電需求也在不斷的提升，對(duì)于鄉(xiāng)村輸電線路的防雷保護(hù)需求也在不斷的提高。這也是近些年全國(guó)范圍內(nèi)各地區(qū)鄉(xiāng)村10kV輸電線路雷擊安全事故高發(fā)的原因。隨著全國(guó)范圍內(nèi)用電需求的變化，傳統(tǒng)的10kV輸電線路防雷保護(hù)的思路也應(yīng)該有所改變，從城市輸電線路防雷保護(hù)線全國(guó)各地區(qū)防雷保護(hù)輻射，并不斷的改善鄉(xiāng)村的10kV輸電線路防雷保護(hù)的策略，加強(qiáng)地區(qū)性電力系統(tǒng)整體的安全性和穩(wěn)定性[1]。

三、我國(guó)10kV輸電線路防雷保護(hù)中的不足

（一）10kV輸電線路跳閘頻繁

10kV輸電線路跳閘是電力系統(tǒng)故障的主要表現(xiàn)之一，這一問題引起的系統(tǒng)故障影響范圍大，對(duì)于線路系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響大。有調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的10kV輸電線路雷擊故障中，跳閘故障已經(jīng)超過各類故障的40%，并且這一故障發(fā)生的頻次數(shù)據(jù)還在逐年的增加。主要問題和我國(guó)輸電線路中電路及其防雷保護(hù)裝置的老化、損壞有著緊密的關(guān)系。從線路跳閘發(fā)生的時(shí)間、地域來看，跳閘高發(fā)區(qū)主要集中在一年的多雷雨季節(jié)和西部地域空曠地帶。相對(duì)于城市10kV輸電線路而言，空曠地區(qū)的輸電線路暴露在自然環(huán)境中，沒有建筑物及其他物體的保護(hù)，因此當(dāng)雨季雷電發(fā)生時(shí)更容易與輸電線路接觸，發(fā)生雷擊導(dǎo)致的跳閘故障。此外，我國(guó)鄉(xiāng)村及其經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的10kV輸電線路的防雷保護(hù)作用較弱，例如自動(dòng)重合閘質(zhì)量較差，其他絕緣保護(hù)較少，避雷裝置老化等問題，都直接導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)、空曠地區(qū)防雷保護(hù)不足，雷擊跳閘安全事故高發(fā)。

（二）10kV輸電線路避雷作用不強(qiáng)

10kV輸電線路避雷作用不強(qiáng)主要體現(xiàn)在兩方面，一是避雷裝置安全性不高，故障頻發(fā)，另一方面是10kV輸電線路避雷器或避雷針配置缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化，部分地區(qū)10kV輸電線路存在沒有或少有避雷針、避雷線等裝置。防雷裝置的質(zhì)量是保證10kV輸電電路防雷保護(hù)的重要條件之一。當(dāng)避雷針或者絕緣子本身存在質(zhì)量問題時(shí)，防雷保護(hù)作用機(jī)會(huì)減弱，并且受環(huán)境等其他影響因素，導(dǎo)致老化作用加劇，影響絕緣保護(hù)和防雷保護(hù)作用。另外，部分線路的避雷器密封性較差，這種避雷針或避雷器在運(yùn)輸中或使用中很容易發(fā)生故障，導(dǎo)致10kV輸電線路防雷作用失效，以防雷擊故障。最后，避雷器、避雷針、絕緣子隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，接近生命周期，引起發(fā)生故障或元件老化的問題，導(dǎo)致其防雷作用和絕緣作用減低，因此發(fā)生雷電現(xiàn)象時(shí)10kV輸電線路的防雷保護(hù)作用難以阻抗雷電，因此引發(fā)雷電安全事故[2]。

四、提高我國(guó)10kV輸電線路防雷保護(hù)的策略

（一）安裝間隙保護(hù)裝置

間隙保護(hù)裝置是與絕緣子連用的一種防雷保護(hù)措施，它是一種并聯(lián)的金屬球電極，其工作原理是通過緩沖雷電沖擊作用來加強(qiáng)絕緣子放電電壓的作用，防止輸電線路被擊穿。這種保護(hù)方法是通過增加保護(hù)裝置來提高線路防雷的作用，但容易降低線路自身的防雷作用，因此可能增加線路跳閘的故障。為了避免這種問題的發(fā)生，還需要在塔頂頂相的導(dǎo)線上端增加質(zhì)量較好的避雷器，提升線路本身的防雷作用。

（二）正確選擇和安裝避雷器

現(xiàn)階段，國(guó)家首先應(yīng)該統(tǒng)一10kV輸電線路的防雷保護(hù)裝置的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一和規(guī)范避雷器、絕緣子的標(biāo)準(zhǔn)。安裝避雷器時(shí)要選擇質(zhì)量好的避雷器，按照不同塔桿的防雷需求設(shè)計(jì)避雷器數(shù)量和位置，正確合理的安裝避雷器。在空曠地區(qū)，要提高塔桿的防雷保護(hù)措施，安裝自動(dòng)合閘，使用絕緣作用較強(qiáng)的絕緣子。此外，還需要適度降低桿塔接地電阻，將電阻控制在4歐姆以下，從而提高接地防雷的裝置的防雷效果[3]。

結(jié)語：綜上所述，我國(guó)10kV輸電線路防雷保護(hù)主要在于防雷保護(hù)配置及其保護(hù)措施存在城鄉(xiāng)的差異性。整體而言城市10KV輸電線路防雷防護(hù)配置較高，保護(hù)作用明顯，而鄉(xiāng)村10kV輸電線路防雷保護(hù)配置較低，保護(hù)作用明顯。根據(jù)這種問題，現(xiàn)階段要規(guī)范和統(tǒng)一10kV輸電線路防雷保護(hù)的配置和防雷處理的方式，提高架空線路的絕緣保護(hù)，統(tǒng)一安裝避雷針或避雷器，提高我國(guó)10kV輸電線路整體的防雷作用，才能更好的保證電力系統(tǒng)整體的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐軍.珠江三角洲某地區(qū)10KV配電線路防雷性能評(píng)估及其策略研究[D].華南理工大學(xué)，2012.

[2]蘇桂枝.10kV輸電線路防雷保護(hù)策略探析[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2015（18）：68-70.

[3]鐘文斌.10kV輸電線路防雷保護(hù)策略的研究[J].科技風(fēng)，2017（07）：200.