35 kV輸電線路及10 kV配電系統防雷技術應用淺析

黃世和

（廣西電網公司賓陽供電公司，廣西南寧530400）

0 引言

我國農村電網廣泛采用了無備用的供電線路，其主要包括干線式、放射式和樹枝式的接線方式。這種輸配電系統接線方式具有運行簡單、方便可靠、經濟穩定的優點，但是也存在著供電可靠性差的問題。尤其是對于農村電網的35 kV輸電線路、10 kV配電線路，由于其絕緣等級不夠高，在雷雨季節容易出現由于雷擊而導致大面積停電的現象，給當地居民的正常生活帶來了較大的影響，給農村地區的工農業生產帶來損失。

1 雷擊對高壓輸電線路的危害

以雷擊破壞的原理為根據，雷擊對供電線路的破壞和威脅途徑主要有3種：

1.1 由于直接擊中輸電線路產生直擊雷過電壓

當雷電直接擊中高壓輸電線路時，將會在雷擊點產生很大的雷電過電壓，其最大的過電壓值US為：

式中，I為雷擊電流值（kA）。

通常，直接雷擊過電壓值能夠達到1 000～10 000 kV，對供電線路的絕緣產生直接閃絡作用，并對其他輸電設備、線路等造成威脅。與此同時，一旦雷電直接擊中輸電線路，雷擊通道的溫度可以達到6 000～10 000℃，且伴隨著強大的雷電沖擊波，直接熔斷輸電線路，燒毀輸電線路設備，造成大面積停電。

1.2 雷擊附近由于雷電感應產生過電壓

當輸電線路的附件出現雷擊放電現象時，由于雷擊而產生的靜電感應作用將直接作用在輸電線路上，并由于雷電感應作用而產生過電壓。在整個過程中，產生的感應電壓最大值Ui為：

式中，I為雷電流幅值（kA）；kp為系數，一般取 25Ω；h為輸電線路與地面的距離（m）；d為雷擊點與輸電線路的距離（m）。

從上述計算公式可知，當雷電直接擊中輸電線路時，由于感應作用產生的感應電壓最大值可以達到300～400 kV，對35 kV及以下的輸配電線路的絕緣性造成極大的威脅，從而導致變電設備跳閘、線路大面積停電等狀況，是35 kV、10 kV輸配電線路的主要威脅。

1.3 雷電反擊過電壓的影響

當雷電作用在架空輸電線路上的桿塔或輸電線路的避雷針上時，就會在桿塔頂端或避雷針上形成作用在線路絕緣質的雷電反擊過電壓。這是由于雷電作用在桿塔頂端或避雷針上時，形成了瞬時高壓，對輸電線路造成了反擊，從而導致跳閘、停電。這個反擊電壓的大小與雷擊電流的大小、桿塔的結構形式、避雷針與線路距離以及接地電阻等有直接關系。

2 35 kV輸電線路防雷技術及發展趨勢

2.1 35 kV輸電線路的防雷技術

通過架設避雷線并減小避雷線的保護角，是35 kV輸電線路的主要防雷技術。通過設置避雷線，可以實現的功能有：（1）有效避免雷電直擊導線；（2）通過分流的方式減小當雷電集中桿塔時的雷擊電流，使得桿塔頂端的電位降低；（3）通過與導線的耦合作用，有效降低雷擊桿塔頂端的電壓；（4）形成一個電位屏蔽保護，降低導線上的感應過電壓。通過減小避雷線的保護角能夠有效降低繞擊發生的概率，確保雷電不會因為其繞過電線而對導線形成直接擊中的現象。同時，當避雷線的保護角度越小時，其對輸電線路的整體遮蔽效果越佳。根據實際的運行經驗來看，對于35 kV的輸電線路，避雷線的保護角度一般設置為20°～30°。對于在變電站與發電廠之間的高壓線路，避雷線對邊導線的保護角度一般在20°以下。但是，當線路間電壓等級下降時，這種設置避雷線的方式將會使得避雷線造價在整個線路鋪設中成本所占的比例不斷提高。基于此，35 kV線路通常不會在整個線路區域全線設置避雷線，而只是在發電廠、變電站的進出線段1～2 km之間設置避雷線。但是，在設置過程中要注意，所謂1～2 km的進線區段保護距離是通常情況下而言的，對于全年雷擊日超過40 d的多雷擊地區（雷擊頻繁區），則應該適當將這個區域延長，通常要求達到3 km或更遠。同時，還應該適當提高該區域水泥電線桿塔的耐雷擊水平（增加絕緣子的方式），盡量減少由于雷擊而導致的閃絡問題。

2.2 35 kV輸電線路防雷技術的發展趨勢

考慮到自然界的雷擊災害是隨機的、不可預測的，那么就可以順其自然，采用疏導為主的方式，通過尋找保證高壓輸電線路安全運行的通道來疏導雷擊電流即可解決問題。這時，安裝引弧間隙就成為當前高壓線路防雷的一個重要方式。設置引弧間隙，就是利用空氣間隙來對高壓線路的絕緣子進行保護，避免雷擊放電損壞絕緣子而導致燒毀變電設備、供電線路永久性故障等。根據當前部分線路的實踐情況來看，在35 kV的高壓大跨越桿塔上應用該技術可以得到很好的防雷效果。但是，這種方法也會帶來跳閘率增加的問題。基于此，在線路的穩定可靠性分析過程中，對雷擊跳閘概率的標準應該做出適當的修改。同時，還應該適當拓展思路，采用其他形式的防雷技術。

3 10 kV配電系統防雷技術的應用現狀及發展趨勢

3.1 10 kV配電系統防雷技術應用現狀

（1）10 kV配電線路防雷保護。當前在10 kV配電線路的防雷保護過程中，主要從降低桿塔接地電阻、安裝避雷器、提高絕緣水平和投入自動重合閘裝置等方式來達到防雷保護的目的。在設置過程中要注意接地裝置的安裝和設備的絕緣水平，保證避雷設備的防雷效果。（2）10 kV配電線路柱上開關的防雷。隨著我國電網的持續發展，為了確保電網的穩定可靠運行，提高網絡的供電穩定性，在配電網絡中設置了很多分段開關與聯絡開關。但是，一旦雷擊事故發生，由于桿塔開關防雷措施不足，就會導致桿塔柱上開關、避雷設備損壞。基于此，在設置10 kV配電線路的防雷保護過程中，要注重對開關設備的防雷保護，并在開關兩側安裝避雷器以杜絕雷擊事故的發生。（3）10 kV配電線路環網柜防雷及電纜分支箱的雷擊保護。由于電纜分支箱具有封閉性好、抗腐蝕能力強、絕緣等級高以及連接方便、靈活的特點，因此防雷效果好，在10 kV防雷過程中得到了廣泛的應用。當10 kV線路受到雷擊時，雷擊過電壓將會隨著線路侵入到電纜線路當中，在環網柜、電纜分支箱的接頭處容易出現被擊穿的現象，進而對線路形成永久性的雷擊損壞。基于此，在10 kV配電線路的電纜分支箱及環網柜中設置避雷裝置尤為重要。在選擇避雷器時應該根據負載情況具體選擇，通常在變電站使用時選擇通用型的Y5WZ，而且應確認環網柜是否為真空開關，當是真空開關時，由于在投切過程中容易產生過電壓，還需要另外設置過電壓吸收裝置。（4）10 kV臺區配電變壓器的防雷。10 kV臺區配電變壓器防雷的基本措施是在配電變壓器高低壓兩側安裝避雷器，安裝示意圖如圖1所示。此外，為了防止避雷器發生故障時擴大停電范圍，造成整條干線停電，建議安裝帶脫扣器的避雷器。當避雷器在異常情況下發生故障損壞時，工頻短路電流使脫扣器動作，脫扣器接地端自動脫開，使故障避雷器與系統脫離，保證線路正常供電。

圖1 10 kV臺區配電變壓器防雷基本配置

3.2 10 kV配電系統防雷技術的發展趨勢

隨著智能雷電定位系統的推廣使用，10 kV配電系統中也可以逐步開展雷電定位系統的推廣運行。雷電定位系統具有全自動、大面積、高精度、連續性等特點，能夠對雷電進行實時監測，可以即時顯示雷擊發生的時間、位置、回擊次數等各種雷電參數，并且能夠實現信息的共享。隨著雷電定位系統投入運行，在10 kV供電線路中設置雷電定位系統，實時掌握其準確位置、雷擊參數等，不但可以減輕線路的巡查工作量，同時還可以迅速地恢復供電，值得繼續推廣。

4 結語

本文分別以35 kV輸電線路和10 kV配電系統為分析對象，探討了輸配電系統防雷技術的應用，對當前的防雷技術措施、防雷設備及其優缺點進行了分析，并對未來高壓輸配電線路防雷技術的發展趨勢進行了一定的展望。隨著供電網絡智能化進程的不斷加快，在高壓供電網絡中推廣實施智能雷電定位系統必將成為將來防雷技術的發展方向。

［1］陳天優.農村電網35 kV、10 kV輸配電線路防雷措施的探討［J］.建材與裝飾，2007（12）