10 kV配電線路防雷分析與海寧地區(qū)防雷討論

汪小丁

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司海寧市供電公司，浙江 海寧 314400）

雷擊災(zāi)害每年都會(huì)發(fā)生，不僅會(huì)造成人員傷亡、巨大破壞、起火爆炸，特別是迎峰度夏時(shí)節(jié)，電網(wǎng)負(fù)荷重，線路壓力大，給工業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)了隱患，降低了居民用電穩(wěn)定性。社會(huì)對(duì)于供電服務(wù)水平要求不斷提高，這就需要電網(wǎng)公司提高供電可靠性指標(biāo)，從故障發(fā)生和故障搶修兩方面對(duì)時(shí)戶數(shù)指標(biāo)嚴(yán)加管控，本文從源頭即故障產(chǎn)生探討10 kV配電線路的防雷的必要性和可行性。

1 常用的防雷措施

1.1 采用絕緣導(dǎo)線

雷電對(duì)輸電線路安全運(yùn)行危害極大，線路絕緣性較差是我國(guó)配電線路容易遭受雷擊的主要原因。我國(guó)幅員遼闊，電網(wǎng)密布，造成配電網(wǎng)鋪設(shè)運(yùn)營(yíng)成本大，城市邊緣地區(qū)架空線常使用裸導(dǎo)線，雖然有效地節(jié)省了成本，但是大大提高了感應(yīng)雷擊放電風(fēng)險(xiǎn)，容易發(fā)生絕緣子閃絡(luò)。在城區(qū)等重點(diǎn)供電區(qū)域內(nèi)有效利用絕緣導(dǎo)線的方法能夠減少雷擊，從而提高供電系統(tǒng)的安全可靠性，有效地對(duì)10 kV配電線路進(jìn)行防雷保護(hù)。

在建立一線一檔數(shù)據(jù)庫(kù)后可以參考線路負(fù)荷分布將部分重要區(qū)域更換為絕緣導(dǎo)線，依據(jù)具體情況來(lái)安裝放電線夾，一般是安裝在針式絕緣子的負(fù)荷側(cè)，達(dá)到降低線路閃絡(luò)頻率的目的。

1.2 避雷絕緣子

瓷瓶廣泛應(yīng)用于20 kV以下的配電線路中，在線路中易受到風(fēng)力等自然因素影響與導(dǎo)線發(fā)生磨損，特別是在雷雨天氣中受潮后導(dǎo)致絕緣性下降，遇到感應(yīng)雷過(guò)電壓后絕緣子溫度驟升破裂，最后導(dǎo)致導(dǎo)線掉落斷電。

日常工作中發(fā)現(xiàn)，對(duì)絕緣子的損害一般有：（1）線路上多次遭受雷擊過(guò)電壓沖擊后瓷瓶?jī)?nèi)部釉質(zhì)損傷，導(dǎo)致頭部發(fā)生斷裂；（2）絕緣子在大風(fēng)雨雪天氣中承受過(guò)大的機(jī)械力，導(dǎo)致絕緣子鋼腳位置有裂縫，產(chǎn)生零值絕緣子，雷擊時(shí)瞬時(shí)大量的電弧將絕緣子炸裂。通過(guò)并聯(lián)間隙絕緣子或者在絕緣子串的兩端安裝間隙防雷裝置都可以有效地進(jìn)行優(yōu)化。

現(xiàn)在一般采用復(fù)合式絕緣子，在絕緣導(dǎo)線位置增加一層絕緣橡膠皮幫助線路改善絕緣性能，有利于防雷工作的開(kāi)展，工程上驗(yàn)收時(shí)要保證絕緣子雷電沖擊耐受電壓與線路絕緣等級(jí)配合，選擇和使用應(yīng)滿足規(guī)程規(guī)定。

1.3 加裝線路避雷器

一般選用無(wú)間隙或帶電可卸式無(wú)間隙金屬氧化物避雷器，首選性能可靠、定向射出、帶金屬外殼脫離器的，以免無(wú)間隙金屬氧化物避雷器損壞時(shí)造成持續(xù)性接地故障，中斷供電。強(qiáng)雷暴區(qū)設(shè)備宜選用大通流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器，必要時(shí)可將無(wú)間隙金屬氧化物避雷器標(biāo)稱雷電放電電流由5 kA提高到10 kV。

1.4 采用架空地線

實(shí)際應(yīng)用中，由于架空地線投資少，易于安裝維護(hù)，我們經(jīng)常采用架空地線的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)過(guò)電壓閃絡(luò)率的控制。當(dāng)然，架設(shè)架空地線時(shí)還須要考慮地線的位置、與運(yùn)行線路之間的間距。地線與線路之間距離與發(fā)生絕緣閃絡(luò)時(shí)電壓幅值成反比；當(dāng)?shù)鼐€與導(dǎo)線距離相同時(shí)，位于導(dǎo)線上方的地線擁有更顯著的抑制效果。所以實(shí)際架設(shè)時(shí)要將地線架設(shè)在導(dǎo)線上方并在符合安規(guī)規(guī)定的條件下盡可能縮小兩者距離。

1.5 合理運(yùn)用自動(dòng)重合閘

10 kV配電線路往往相對(duì)復(fù)雜，一旦發(fā)生雷擊故障，通常需要花費(fèi)大量搶修時(shí)間修復(fù)，很多情況下，雷擊產(chǎn)生的故障只是一小段區(qū)域，如果直接拉斷，不僅影響用戶變多，同時(shí)也可能產(chǎn)生額外的搶修任務(wù)，造成客戶投訴，不符合國(guó)網(wǎng)公司高效優(yōu)質(zhì)供電的要求?？梢酝ㄟ^(guò)架空干線上某些重要分支熔斷位置前安裝“三遙”開(kāi)關(guān)來(lái)提高線路的安全性能，雷擊產(chǎn)生高頻電弧時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作暫時(shí)切除短路部分線路，有效防止越級(jí)跳閘，自動(dòng)隔離出最小的故障區(qū)域，同時(shí)具有高精度的時(shí)間控制，能在設(shè)定時(shí)間后待電弧自動(dòng)熄滅后重合，這樣絕大多數(shù)情況下可以防護(hù)感應(yīng)過(guò)電壓造成的瞬時(shí)電弧，重合后線路將繼續(xù)供電，通過(guò)增強(qiáng)自愈性減少了短時(shí)故障造成停電幾率，提高了供電的安全性和可靠性，對(duì)于重點(diǎn)敏感用戶和單電源放射性供電的用戶十分重要。

2 海寧地區(qū)地貌特征

由于10 kV架空配電線路桿塔尺寸、結(jié)構(gòu)以及絕緣水平低下等特征，線路遭受雷擊發(fā)生跳閘事故受地形地貌因素的影響較大。海寧市地形地貌基本屬于平原和沿海地區(qū)。不同地區(qū)地貌的土壤電阻不同，這也在一定程度上影響到雷擊產(chǎn)生的對(duì)地電流大小，因此要根據(jù)海寧的地貌特征進(jìn)行特殊的接地網(wǎng)改造。

在實(shí)際施工中一般考慮將接地裝置的埋設(shè)深度加大或者降低桿塔的接地電阻的方式來(lái)優(yōu)化接地網(wǎng)，作為沿海地區(qū)土壤中濕度較高，同時(shí)周邊地區(qū)的工業(yè)較為發(fā)達(dá)，經(jīng)常有人為產(chǎn)生的酸堿地，對(duì)接地網(wǎng)的腐蝕程度較高。參考10 kV荊山線進(jìn)行分析，這條線路是海寧西部重要的配電線路，2018年共發(fā)生多起雷擊故障。現(xiàn)場(chǎng)線路巡線發(fā)現(xiàn)主要是瓷瓶遭雷擊損壞，而且都發(fā)生在線路后半段，即鹽倉(cāng)開(kāi)發(fā)區(qū)的化工廠附近。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證頻繁雷擊原因，對(duì)線路進(jìn)行了多次接地電阻實(shí)驗(yàn)，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 海寧10 kV荊山線接地電阻實(shí)驗(yàn)

對(duì)于30～56#桿接地電阻測(cè)試得出其接地電阻大多大于0.5Ω，屬于不合格的接地電阻范圍。于是我們對(duì)接地體進(jìn)行開(kāi)挖檢查，發(fā)現(xiàn)接地體腐蝕嚴(yán)重。

查閱規(guī)程知道10 kV線路接地體接地電阻必須小于0.5Ω，而接地電阻超標(biāo)就造成了避雷裝置不能有效釋放雷擊電流，使得線路電壓過(guò)高導(dǎo)致設(shè)備擊穿。現(xiàn)場(chǎng)勘察了解到當(dāng)?shù)氐幕S較多，土壤、空氣的腐蝕性較強(qiáng)，是導(dǎo)致接地體過(guò)度腐蝕的主要原因。為了優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境，給工廠更加穩(wěn)定的供電，對(duì)于20#～58#桿的接地體部分進(jìn)行開(kāi)挖更換，增加水平接地體同時(shí)在表面涂抹一層降阻劑，同時(shí)在該段線路上加裝線路避雷器以增加線路的防雷保護(hù)，之后進(jìn)行測(cè)試大多接地電阻在0.5Ω以下，防雷效果大大提高。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文就10 kV配電線路雷擊事件進(jìn)行分析與研究，針對(duì)10 kV配電線路電氣特點(diǎn)，絕緣條件后，希望在考慮到實(shí)際運(yùn)行的情況以及各種符合當(dāng)?shù)氐匦蔚孛驳臈l件對(duì)于配電線路的防雷運(yùn)行情況做一點(diǎn)地探討，提出了幾點(diǎn)具體的防雷措施和手段。