雷擊對(duì)10kV配電線路的危害及防雷對(duì)策

引言：本文介紹了10kV配電線路雷擊過(guò)電壓的特征，闡述了雷擊對(duì)10kV配電線路的危害，提出了加強(qiáng)10kv配電線路的防雷對(duì)策。

10kV配電線路因?yàn)榻^緣水平不高，并且具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，非常容易遭受雷害事故，使得電網(wǎng)的供電可靠性受到影響，同時(shí)也直接影響到了配電網(wǎng)的安全，嚴(yán)重的甚至危害人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，對(duì)10kV配電網(wǎng)絡(luò)的防雷措施展開(kāi)研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、10kV配電線路雷擊過(guò)電壓的特征

如果地面發(fā)生雷擊，地表周?chē)碾娏碗娮釉O(shè)備就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)烈的電磁感應(yīng)，包含有靜電份量、輻射份量和電磁份量，當(dāng)這些電磁感應(yīng)傳遞到線路中時(shí)，10kV配電線路上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。線路上過(guò)電壓的幅值與雷電流的大小、線路距雷電通道的遠(yuǎn)近、線路的懸掛高度因素有關(guān)，通常情況下可以達(dá)到10kV～400kV。如果感應(yīng)過(guò)電壓大于80kV，就是當(dāng)感應(yīng)過(guò)電壓與線路工頻電壓之和大于絕緣子50%的放電電壓時(shí)，10kV線路絕緣子即會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)，會(huì)導(dǎo)致線路和跳閘。因此引起10kV配電線路跳閘的情況，基本上都是由感應(yīng)過(guò)電壓引起的。

二、雷擊對(duì)10kV配電線路的危害

2.1 雷電形成機(jī)制。雷電是一種很常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，是大氣中的帶電粒子發(fā)生中和放電的結(jié)果。雷雨云是產(chǎn)生雷電的主要方式，盡管人們對(duì)雷雨云起電機(jī)制的認(rèn)識(shí)尚未統(tǒng)一，但公認(rèn)感應(yīng)、溫差和水滴破碎可以成電。雷電發(fā)生時(shí)伴有閃電和雷鳴。閃電分云閃、地閃和球閃等形式，其中危害最大的是地閃，常造成配電線路絕緣擊穿、短路、斷線等事故。

2.2 雷擊破壞的形式。架設(shè)在空曠地帶的配電線路更容易受到雷擊，這是由于線路中含有大量的可導(dǎo)電的金屬且在地面上比較突出。配電線路受到雷擊的主要形式是直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷是雷云直接擊中線路，并在其上產(chǎn)生有害的過(guò)電壓。感應(yīng)雷是雷擊在線路附近的地面，線路受到感應(yīng)而產(chǎn)生過(guò)電壓。對(duì)于10kV配電線路而言，遭受感應(yīng)雷的幾率遠(yuǎn)大于直擊雷，因?yàn)橹袎号潆娋€路桿塔高度較低，往往受到建筑物和樹(shù)木的屏蔽作用，遭受直擊雷的概率較低，而一般不超過(guò)500kV的感應(yīng)雷對(duì)絕緣水平較低的中、低壓配電線路威脅較大。研究表明，10kV配電線路受到直擊雷侵害的比例不超過(guò)20%，80%以上的雷害是感應(yīng)雷。

2.3 雷擊對(duì)配電線路的危害。雷擊對(duì)配電線路所造成的危害主要有：引起線路跳閘；絕緣導(dǎo)線斷線；誘發(fā)其他事故等。無(wú)論直擊雷還是感應(yīng)雷，巨大的過(guò)電壓都容易造成絕緣子閃絡(luò)，工頻電弧發(fā)展形成短路通道后，引發(fā)保護(hù)動(dòng)作而跳閘。10kV配電線路采用絕緣導(dǎo)線比裸導(dǎo)線更容易發(fā)生斷線事故，其原因在于發(fā)生閃絡(luò)時(shí)絕緣物質(zhì)阻礙了電弧沿導(dǎo)線兩側(cè)發(fā)展，高溫電弧只能集中在弧根附近很小范圍內(nèi)燃燒，再加上電位差引起的電磁推力和導(dǎo)線重力的共同作用，導(dǎo)線很快熔斷。配電線路遭到雷擊后會(huì)誘發(fā)其他事故，如雷電波沿線路侵入變電站，導(dǎo)致變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及二次系統(tǒng)損壞；同塔雙回或多回配電線路，一回線路受到雷擊絕緣子被擊穿后所產(chǎn)生的電弧容易波及其他回路，導(dǎo)致多回線路同時(shí)跳閘。

三、加強(qiáng)10kv配電線路的防雷對(duì)策

3.1 提升配電設(shè)備接地網(wǎng)設(shè)計(jì)及維護(hù)功能。接地網(wǎng)是在一開(kāi)始設(shè)計(jì)整個(gè)配電系統(tǒng)中就著手設(shè)計(jì)的，接地網(wǎng)設(shè)計(jì)的成功與否直接影響接地網(wǎng)是否能夠快速地釋放強(qiáng)大的雷電流。因此，接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該全面的焊接后再進(jìn)行熱鍍鋅，確保每一個(gè)焊口質(zhì)量，同時(shí)還應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行防腐處理。在施工過(guò)程中避免人為因素的影響，實(shí)現(xiàn)一年一次對(duì)接地點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 增加配網(wǎng)線路絕緣線。加強(qiáng)局部絕緣可以減少線路工程造價(jià)。具體方法如下：在絕緣導(dǎo)線固定處加厚絕緣，以使放電僅能從加強(qiáng)絕緣區(qū)的邊沿處擊穿導(dǎo)線，或者擊穿絕緣皮后擊穿導(dǎo)線，這樣可以大幅度提高線路的擊沖放電電壓。

3.3 安裝自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置。消弧裝置的安裝可以減低10KV配電線路的建弧率。建弧率的降低可以大大提高其供電的性能。電流的產(chǎn)生是因?yàn)槔走^(guò)電壓在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生，電容電流就會(huì)增加，這就需要自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置把這一電容電流降低，從而起到防雷損害的作用。

3.4 采用間隙與避雷器之間來(lái)配合。在配電線路中應(yīng)該選擇避雷器進(jìn)行被保護(hù)。避雷器的按照應(yīng)該在電纜與架空絕緣線路轉(zhuǎn)換處、雷易擊中處、配電線路分支處，同時(shí)，還應(yīng)該合理設(shè)計(jì)間隙距離，這一距離應(yīng)該根據(jù)雷擊情況來(lái)捕捉電弧根據(jù)，防止絕緣子因閃絡(luò)而燒壞，另外，還應(yīng)將故障電流進(jìn)行引流，從而來(lái)對(duì)線路的構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)。

3.5 采用接地法防雷。在10kV配電線路中，主要使用兩種方法來(lái)降低接地電阻。①采用水平接地體方法。該法常被應(yīng)用于降阻，但調(diào)研結(jié)果以及實(shí)際操作表明，該法距目標(biāo)要求甚遠(yuǎn)，不僅如此，由于水平接地以及易腐蝕受損，使用年限大大降低。②利用降阻劑進(jìn)行降阻。在水平接地體的周?chē)┘痈吲驖?rùn)土降阻防腐劑，可以對(duì)降低桿塔起到明顯降阻效果，而且性能穩(wěn)定、防腐性好。

3.6 采取架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線措施。①對(duì)絕緣導(dǎo)線材質(zhì)進(jìn)行選擇：裸導(dǎo)線、增加絕緣子片數(shù)、在導(dǎo)線與絕緣子之間增加絕緣皮、更換絕緣子型號(hào)。②選用抗老化把避雷器進(jìn)行防雷保護(hù)。避雷器由于長(zhǎng)期受到雷過(guò)電壓、電流、電壓等的影響，避雷器就容易產(chǎn)生老化。因此，選擇避雷器時(shí)應(yīng)該以氧化鋅為主要材料的避雷器，安裝在容易被雷擊中的位置。

3.7 采用避雷針引雷防雷手段。鑒于以往經(jīng)驗(yàn)，輸電線路中的線路避雷器（避雷針）有較好的防雷效果，在配電線路中借鑒該方法進(jìn)行防雷也是可以的，并且避雷器還可以有效保護(hù)架空絕緣線路。但是避雷器容易老化，故障比較多，因?yàn)檫@種避雷器需要長(zhǎng)時(shí)間在工頻電壓下工作，還要偶爾承受雷電過(guò)電壓和工頻續(xù)流，因此，配電穩(wěn)定性會(huì)大大受到頻繁發(fā)生的事故的影響。所以，可以在配電線路中選擇免維護(hù)的氧化鋅避雷器，有選擇性地安裝配電線路中的易擊段，此外，在相應(yīng)的配電設(shè)備進(jìn)行安裝，以達(dá)到全面保護(hù)配電線路的目的。

3.8 提高線路的絕緣水平。感應(yīng)雷過(guò)電壓主要是針對(duì)架空線路起作用，雖然在配電網(wǎng)中現(xiàn)已大量使用架空絕緣線路，能小幅度的提高配電線路的絕緣水平，但是架空絕緣導(dǎo)線主要是針對(duì)樹(shù)相矛盾等問(wèn)題，就防雷的角度而言無(wú)法起到?jīng)Q定性作用，因此需要更換沖擊U50%放電電壓較高的絕緣子，以提高配電線路的絕緣水平，提高配電線路的耐雷水平。與此同時(shí)，可將裸導(dǎo)線絕緣導(dǎo)線、增加絕緣子片數(shù)、在導(dǎo)線與絕緣子之間增加絕緣片、更換絕緣子型號(hào)等方法提高線路的絕緣水平。如在大部分采用P15絕緣子的地區(qū)，出于防雷水平的考慮，可選擇性的將P15絕緣子更換為P20絕緣子。

結(jié)束語(yǔ)

10kv配電線路的防雷保護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作。通過(guò)對(duì)配電線路防雷措施的研究，找出配電線路雷擊事故頻發(fā)的主要原因。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做詳細(xì)的分析，區(qū)分每種保護(hù)措施的針對(duì)性和有效性，因地制宜地采取不同的防雷手段，達(dá)到有效防止雷害事故，提高10kv配電線路安全運(yùn)行水平的目的。

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[2]黃國(guó)威.淺談10KV配電線路雷害事故原因及其改進(jìn)措施[J].科技風(fēng)，2013.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司根河市供電公司）

作者簡(jiǎn)介

張文鵬，男，漢族，大學(xué)本科，1970年出生，工程師，現(xiàn)從事供電企業(yè)供電所管理工作。