10 kV配網(wǎng)綜合防雷技術(shù)分析

陳永亮

陽江陽西供電局新圩供電所，廣東 陽江 529827

0 引言

要想提高系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，需要做好相關(guān)技術(shù)的管理，還要對電路進(jìn)行全面的改良，避免出現(xiàn)雷擊斷線等問題。在對雷擊事故問題進(jìn)行預(yù)防和解決時，需要提高線路自身的絕緣性能，同時需對腐蝕問題進(jìn)行全面防護(hù)，對現(xiàn)有的桿塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，從而保證工程建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能降低施工成本[1]。

1 10 kV配網(wǎng)雷擊災(zāi)害仿真模擬

通過綜合分析可知，導(dǎo)致配網(wǎng)雷擊的因素較多。

（1）環(huán)境因素。10 kV配網(wǎng)線路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用廣泛，無論是城區(qū)、山區(qū)還是曠野，均需要充分考慮可能造成雷擊的因素，包括天氣、地形、環(huán)境、周邊線路布設(shè)情況等。

（2）管理因素。10 kV配網(wǎng)線路的覆蓋區(qū)域廣泛，因此維護(hù)難度較大，需要定時檢修與更換故障線路、避雷器等，如果維護(hù)不善，會增加線路故障的發(fā)生概率，影響線路的正常運(yùn)行。

（3）設(shè)備因素。當(dāng)前，配網(wǎng)線路所裝設(shè)的防雷設(shè)備較少，部分線路即使已經(jīng)安裝相關(guān)設(shè)備，但是設(shè)備的質(zhì)量相對較差，一旦出現(xiàn)雷擊問題，將可能導(dǎo)致線路受損。無論上述哪種情況，都會導(dǎo)致雷擊災(zāi)害的發(fā)生，因此需要針對災(zāi)害開展方針模擬，明確各項參數(shù)，以便于制訂更有效的防雷措施。

在對雷擊災(zāi)害的過電壓進(jìn)行計算的過程中，首先設(shè)置數(shù)字模型對周邊的電磁場進(jìn)行計算，在此基礎(chǔ)上，對配電線路的雷電過電壓和電流進(jìn)行準(zhǔn)確計算。目前，我國在進(jìn)行配網(wǎng)建設(shè)時，大多采用架空線路和電纜線路的建設(shè)方式，這些線路應(yīng)用于城市的供電系統(tǒng)中，線路呈現(xiàn)輻射式的建設(shè)結(jié)構(gòu)，在對配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造的過程中，電纜線路的使用數(shù)量不斷增加，因此線路的運(yùn)行負(fù)荷也不斷增加，一旦受到雷電過電壓的影響，容易出現(xiàn)各種類型的故障。在對雷擊災(zāi)害進(jìn)行仿真模擬的過程中，需要對線纜結(jié)構(gòu)的差異進(jìn)行充分的考慮，從而對不同線路的過電壓進(jìn)行準(zhǔn)確的計算。根據(jù)最終的計算結(jié)果，制定科學(xué)合理的防治措施，提高配網(wǎng)的綜合防治水平[2]。

2 10 kV配網(wǎng)綜合防雷技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 加強(qiáng)金具的安裝管理

在進(jìn)行線路搭設(shè)的過程中，可以在絕緣子區(qū)域安裝保護(hù)裝置。絕緣子上部區(qū)域的金屬電極中，存在帶穿刺的電極，可以穿透絕緣導(dǎo)線的絕緣層，從而與內(nèi)部的導(dǎo)體緊密連接。雷擊災(zāi)害發(fā)生后，在過電壓的影響下，保護(hù)裝置可以通過穿刺刀片，將雷電過電壓輸送到保護(hù)裝置的外部金屬電極區(qū)域。雷電過電壓直接設(shè)置在保護(hù)裝置的外部金屬電極和絕緣子底部金屬電極之間，會順著絕緣子表面發(fā)生擊穿等現(xiàn)象。在這一現(xiàn)象發(fā)生后，工頻續(xù)流電弧可以沿著保護(hù)裝置的金屬電極表面出現(xiàn)移動、燃燒等現(xiàn)象。在燃燒的過程中，并不是固定在某一個區(qū)域的，會順著電極表面不斷移動。實(shí)際上將保護(hù)裝置增設(shè)在絕緣子區(qū)域，因此絕緣的導(dǎo)線已經(jīng)設(shè)置成裸露的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。這種導(dǎo)線不易被燒壞，保護(hù)能力更強(qiáng)，可以避免線路出現(xiàn)斷裂等現(xiàn)象[3]。

2.2 強(qiáng)化可調(diào)試保護(hù)間隙的安裝管理

在對電纜和絕緣架空線路進(jìn)行保護(hù)的過程中，可以設(shè)置可調(diào)節(jié)的保護(hù)間隙，避免電纜和絕緣架空線路的外層絕緣受到過電壓的影響。這種保護(hù)間隙在使用過程中，是在絕緣子旁邊并聯(lián)金屬的電極，間隙的距離小于絕緣子的串長。線路在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，并聯(lián)的間隙會存在電場的作用。在受到雷擊災(zāi)害的影響后，架空線路的絕緣子串會產(chǎn)生較高的過電壓，但并聯(lián)間隙的放電壓總值低于絕緣子子串的放電電壓總值，導(dǎo)致間隙出現(xiàn)放電等現(xiàn)象。在連續(xù)的熱應(yīng)力作用下，會導(dǎo)致間隙電極之間出現(xiàn)燃燒等現(xiàn)象，燃燒的范圍會不斷擴(kuò)展，從而對絕緣子串進(jìn)行有效保護(hù)，防止出現(xiàn)雷擊斷線等事故問題[4]。

2.3 選用正確的絕緣設(shè)備

在對配電線路建設(shè)情況進(jìn)行管理的過程中，可以選用組合的配置方式，將絕緣子和絕緣橫擔(dān)組合為整體。在進(jìn)行單回配的線路建設(shè)時，選用絕緣橫擔(dān)、絕緣桿頭和絕緣子的組合形式。針對絕緣導(dǎo)線的雷擊放電擊穿點(diǎn)進(jìn)行分析，掌握其中的規(guī)律，從而制訂對應(yīng)的雷擊防范措施，例如通過雷電沖擊放電試驗可以得出雷電放電擊穿點(diǎn)的分布情況，具體如圖1所示。

圖1 絕緣導(dǎo)線雷電擊穿點(diǎn)分布規(guī)律

針對上述規(guī)律，對于絕緣設(shè)備的選用，應(yīng)當(dāng)注意在桿塔的上部區(qū)域形成完整的絕緣塔頭，以提高線路的絕緣水平，確保電力能源在供應(yīng)時，更加的安全可靠。因為橫擔(dān)和塔頭的電氣絕緣性能較好，放電的電壓數(shù)值較高，且存在抗老化功能，所以可以運(yùn)用于較為惡劣的運(yùn)行環(huán)境中。在進(jìn)行線路施工的過程中，需要選擇正確的設(shè)備，才能保證線路的絕緣性能，滿足工程的建設(shè)要求。同時，要選擇安裝形式比較簡便的設(shè)備，并增加放電的空氣間距。通過各項設(shè)備的組合，擴(kuò)大放電的路徑[5]。

2.4 優(yōu)化桿塔拉線的安裝

在進(jìn)行桿塔建設(shè)的過程中，要想降低接地的電阻，其工作的開展存在一定的難度。避雷線的建設(shè)成本構(gòu)成如圖2所示。雖然我國在進(jìn)行桿塔建設(shè)時，已經(jīng)安裝了避雷線，可以在一定程度上降低雷擊事故發(fā)生時的不良影響，但是在實(shí)際建設(shè)的過程中，其施工成本相對較高，需要增加耦合地線或者采用桿塔拉線的方式，才能提高防雷水平。這種建設(shè)方式是通過增加導(dǎo)線和避雷線之間的耦合作用，降低絕緣子串區(qū)域的電壓，同時對雷電流進(jìn)行有效的分離，盡可能降低桿塔的波阻抗。但是，耦合地線建設(shè)施工成本比較高，且這種建設(shè)方式無法對雷擊災(zāi)害問題進(jìn)行有效防治，因此該方式并未得到大力推廣和使用。

圖2 避雷線的建設(shè)成本構(gòu)成

2.5 增設(shè)避雷器設(shè)備

在進(jìn)行線路安裝的過程中，需要在薄弱區(qū)域進(jìn)行避雷器等設(shè)備的安裝，提高線路的防雷性能。在對避雷器設(shè)備的類型進(jìn)行選擇時，需要嚴(yán)格按照線路的防雷需求，對設(shè)備的規(guī)格和型號進(jìn)行選擇。同時，需對市場上一些比較先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，將其應(yīng)用到工程建設(shè)的各個環(huán)節(jié)中。此外，電力企業(yè)需要提高對這個項目的重視程度，嚴(yán)格按照設(shè)備的建設(shè)要求，對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的安裝，避免設(shè)備在使用過程中出現(xiàn)問題。但因為避雷器設(shè)備的保護(hù)范圍較小，要想對所有的桿塔進(jìn)行全面保護(hù)，需要保證避雷器設(shè)備的接地裝置良好，還要對接地電阻值進(jìn)行全面檢測。一般情況下，在進(jìn)行避雷器設(shè)備選擇和應(yīng)用的過程中，對建設(shè)成本存在一定的要求，應(yīng)選擇性價比更高的設(shè)備，還需根據(jù)桿塔周邊的情況，結(jié)合區(qū)域內(nèi)的氣候特點(diǎn)，對設(shè)備的安裝情況進(jìn)行全方位管理。需將避雷器設(shè)備安裝在最需要的桿塔上，還應(yīng)盡可能地增加避雷器設(shè)備的防護(hù)范圍，縮小雷擊災(zāi)害問題的影響范圍。另外，可以設(shè)置一種用于計算雷擊次數(shù)的裝置，根據(jù)雷擊情況設(shè)置避雷器，從而更具針對性，達(dá)到更好的避雷效果。雷擊次數(shù)計算裝置界面如圖3所示。

圖3 雷擊次數(shù)計算裝置界面

3 結(jié)束語

綜上所述，在對配網(wǎng)雷擊事故問題進(jìn)行防治的過程中，需要對防雷措施的應(yīng)用情況進(jìn)行全方位的分析，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)字仿真模型，以便將各項措施全面落到實(shí)處。同時，不僅要對特定的電網(wǎng)和線路結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位的防護(hù)，還要對配電變壓器設(shè)備和電纜線路進(jìn)行管理，通過數(shù)字建模選擇最優(yōu)的材料。此外，還需根據(jù)區(qū)域內(nèi)的地理環(huán)境特點(diǎn)，采取針對性的防雷技術(shù)，從而降低跳閘問題的發(fā)生概率。