10kv配電網線路的運行及防雷技術分析

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摘要：隨著環境的破壞，某些地區的自然災害頻發，許多地區的10kV配網遭受雷擊出現故障。這些事故嚴重威脅到了電網的供電安全，降低了配網的供電可靠性，同時給人們的日常生活帶來了很大的不便。文章分析了10kV配電網遭受雷擊的原因，同時提出了相應的防雷防范措施，以提高線路的供電可靠性，同時為以后的配網線路防雷工作提供參考。

關鍵詞：10kV配電網；雷擊事故；防雷

近年來，隨著我國電力行業的快速的發展，關于10 kV配電線路防雷效果得到了一定的提升，對促進社會經濟發展提高人們生活質量有著重要意義。10 kV配電線路是電網中重要組成部分，在研究其防雷措施時，需要結合其建設特征，分析雷擊過電壓主要形式，確定雷擊病害可能造成的后果，最后對所有信息進行綜合分析，選擇合適的措施進行處理，爭取不斷提高10 kV配電線路運行的可靠性與穩定性。

一、雷電事故的原因分析

雷擊造成的配網事故類型有很多種，比如倒桿、斷線、絕緣子的擊穿或者是配電站變壓器燒毀等故障。引起雷擊事故的因素有很多種，主要有環境因素、設備缺陷和資金投入不足等諸多原因。

（一）環境因素

雷電放電引起線路的雷電過電壓是造成雷擊事故的主要因素。雷電過電壓的類型有兩種，一種是雷電產生的電磁感應引起的雷電過電壓，另一種是雷電直接擊中桿塔或者是線路造成的直擊過電壓。相關研究發現感應雷過電壓是造成雷擊事故的最主要的因素，感應雷過電壓造成的事故比例超過90%。現階段10kV線路上的絕緣子只有1～2片，對于直擊雷的耐壓水平為5kV，一旦發生直擊雷現象必然會引起線路出現閃絡但不一定造成故障，然而感應雷引起的過電壓電壓水平會超過400kV，這將直接導致線路、絕緣子等部件出現損壞。所以，防止雷擊造成事故首要的任務是做好雷電感應過電壓的防護工作。

（二）線路絕緣水平不足

當配網的桿塔或者是避雷線遭受雷擊時，在線路絕緣層上產生的瞬時過電壓會達到 10kV～400kV，如果線路的絕緣水平不夠，絕緣層就很容易被擊穿，這不僅會造成線路短路或跳閘事故，還會造成巨大的電量損失。因此，在搭建線路時，盡量采用沖擊閃絡電壓較高的絕緣子，如采用P-20絕緣子的 U50%放電電壓為192.36kV，X-45型絕緣子的U50%的放電電壓為 220.34kV。線路設計人員應該從經濟性、實用性、可靠性等多方面考慮，來選擇合適的絕緣子，減少絕緣子閃絡事故的發生。

（三）線路的防雷措施不規范

相關的研究表明，某些地區10kV配網經常出現雷擊事故的原因和線路相關防雷措施不規范有很大的關系。相關設計人員對該地區10kV配網進行設計時沒有考慮到地區的實際情況針對性的提出防雷方案。這些地區沒有考慮到防雷設備的安全運行情況，也沒有根據本地區的情況針對性的安裝防雷設備。比如，一些地區依然采用避雷器、弱點設備共同使用一個主地網的情況，這嚴重影響了配網線路的防雷效果。

（四）防雷資金投入不足

隨著國家社會經濟的開速發展，我國的電力事業同樣取得了巨大的進步，10kV配網的供電可靠性得到了巨大的提高。但是配網線路的防雷效果卻不理想，各個地區防雷設施的改造工程亟需推進，其主要原因是相關的防雷資金投入不足，配網線路的防雷設備無法得到及時的更換。另外，很多地區對于防雷設備的管理存在諸多問題，不能定期對防雷設備進行檢修維護。

二、防雷保護的意義

目前，根據我國10 kV低電壓輸配電網最容易出現問題，使得我國配電網無法持續為電力用戶提供安全、穩定的電力資源，大大降低了工業生產的效率，嚴重影響了人們的正常生活。因此，電力部門必須要深入研究輸配電線路遭受雷電災害襲擊的原因，再按照“具體問題具體分析”的原則采取合適的輸配電線路防雷保護措施。通過以往的相關資料可知，輸配電線路遭遇雷電襲擊主要是由感應雷電過電壓引發的，除此之外，輸配電線路的絕緣性能較差也是使輸配電線路遭受雷擊的原因之一。電力資源在人們的生產和生活中發揮著不可替代的作用，因此，我們必須要逐步完善我國輸配電線路的防雷保護措施。

三、10 kV配電線路雷擊過電壓分析

10 kV配電線路雷擊過電壓主要包括直擊雷過電壓與感應雷過電壓兩種，直擊雷產生的影響一般都會作用在各項電力裝置上，并且會產生強大的電流通過電力裝置泄入大地，因為電力比較大往往會產生大于裝置承受的電壓范圍，進而會造成裝置故障，影響線路的正常運行。感應雷產生的影響一般都會作用在線路的附近區域，但是因為雷電流作用會產生電磁感應，進而會造成線路產生感應電壓。結合實際對兩種雷擊過電壓方式進行分析可以確定，直擊雷過電壓對線路系統中各項電力裝置產生的影響比較小，與其相比感應雷雖然不會直接作用在裝置上，但是產生的影響卻要更大。在產生感應雷電過電壓時，會對周圍電力設施造成電磁感應現象，會導致10 kV配電線路中產生大于線路常規電壓數倍甚至更高，其中如果產生的電壓在80 kV以上，就會產生較大的感應電壓最終導致線路跳閘，影響線路的正常運行。

四、10kV配網線路防雷措施研究

（一）提高線路器件絕緣子水平

一般而言，雷擊造成的線路故障的直接原因是線路元件的絕緣水平不足，因此提高線路的絕緣水平就能從最大限度上防止雷擊造成的配網故障。一般而言從三方面進行著手：

1.提高絕緣子的絕緣水平。現階段我國配電網中大量的使用了絕緣子，研究人員得出雷擊閃絡電流和絕緣水平之間的關系，如圖1 所示。

圖1 閃絡電流與絕緣水平關系

在圖1中對比了三種型號絕緣子在不同雷擊距離下產生閃絡電流的關系，通過對比可以發現，在同樣的雷擊距下絕緣子的絕緣水平越高，其閃絡電流越小。所以更換絕緣等級更高的絕緣子能夠提高線路的絕緣水平。根據我局的實際經驗可知，用S-280/Z型絕緣子代替現有的S-210/Z型絕緣子能夠將絕緣水平提高

30%多。替換絕緣子前后線路防雷水平對比見表1。

表1 替換絕緣子前后線路防雷水平對比

擊距/m線路防雷水平/KA

S-210/ZS-280/Z

302736

504459

706283

（2）做好接地裝置的維護工作。10kV配網線路的運維人員要定期的對線路接地裝置的接地電阻進行檢測，一旦發現電阻過大的情況要及時維護。確保線路接地裝置的電阻低于10Ω，對于1kV以下的設備其一般公用一個接地裝置且阻值不大于4Ω。

（二）架空絕緣線路加裝防雷擊斷線用防弧金具

由于架空絕緣線具有突出的優點而在 10kV配電線路中大量使用%但遭受雷擊導致斷線的事故卻急劇增加。如絕緣導線在雷電過電壓時引起絕緣子閃絡并擊穿導線絕緣層時被擊穿的絕緣層呈針孔狀，持續的工頻短路電流電弧在針孔處燃燒使導線在短時間內被整齊燒斷。為防止雷擊斷線可在線路絕緣子處剝離部分絕緣層后安裝防弧金具，使雷擊過電壓僅在防弧金具與絕緣子鐵腳之間引起閃絡使持續的工頻短路電弧的弧根固定在防弧金具上燃燒，從而保護導線免于燒傷。

另外，可以降低桿塔的高度從而提高線路的防雷水平。線路中防雷水平和桿塔高度之間的關系如圖2所示。