10 k V配電線路運行防雷措施分析

何奕明

（陽江市凱源電力發展有限公司，廣東 陽江529500）

0 引言

現階段，隨著環境的日益惡化，某些地區的自然災害頻發，許多地區的10 k V配網遭受雷擊出現了故障。這些事故嚴重威脅到電網的供電安全，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。本文將分析10 k V配電網遭受雷擊的原因，同時提出相應的防雷措施，以達到提高配網供電可靠性的目的。

1 雷電事故的原因分析

2013年本局所管轄的10 k V配網范圍內，發生數百起故障。表1、表2分別對配網故障數據進行分析。

表1 配電網故障數據

表2 自然災害事故類型數據

由表1可知，由于自然災害造成的配電網故障301起，占總故障率的50.6%，其中因雷擊造成的故障178起，占自然災害故障的59.1%，占總故障的29.9%，通過上面的數據分析可知雷擊是造成10 k V配網故障的主要因素。

雷擊造成的配網事故類型有很多種，比如倒桿、斷線、絕緣子擊穿或者配電站變壓器燒毀等。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。

1.1 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2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10 k V線路上的絕緣子只有1～2片，對于直擊雷的耐壓水平為5 k V，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水平會超過400 k V，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。

1.2 線路絕緣水平不足

當配網的桿塔或者避雷線遭受雷擊時，在線路絕緣層上產生的瞬時過電壓會達到10～400 k V，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192.36 k V，X-45型絕緣子的U50%的放電電壓為220.34 k V。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。

1.3 線路的防雷措施不規范

相關研究表明，某些地區10 k V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10 k V配網進行設計時沒有考慮到地區的實際情況有針對性地提出防雷方案。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有針對性地安裝防雷設備。

1.4 防雷資金投入不足

隨著國家社會經濟的快速發展，我國的電力事業同樣取得了巨大的進步，10 k V配網的供電可靠性得到了巨大的提升。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。

2 10 k V配網線路防雷措施研究

2.1 提高線路器件絕緣子水平

一般而言，雷擊造成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程度上防止雷擊造成的配網故障。一般而言應從3方面入手：

（1）提高絕緣子的絕緣水平。現階段我國配電網中大量使用了絕緣子，研究人員得出雷擊閃絡電流和絕緣水平之間的關系，通過數據對比可以發現，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%以上。更換絕緣子前后線路防雷水平對比如表3所示。

表3 替換絕緣子前后線路防雷水平對比

（2）做好接地裝置的維護工作。10 k V配網線路的運維人員要定期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1 k V以下的設備其一般公用一個接地裝置且阻值不大于4Ω。

2.2 架空絕緣線路加裝防雷擊斷線用防弧金具

近年來，由于架空絕緣線具有突出的優點而在10 k V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，在同樣的雷擊距時，配網桿塔的高度越低，線路中的閃絡電流越低。所以在保證配網安全運行的前提下，降低線路桿塔的高度能夠提高線路的防雷水平。

表4為廣東某供電公司將11號桿由15 m換為12 m后線路耐雷水平之間的對比。

表4 11號桿高度更換前后防雷水平的變化

由表4可知，11號桿換為12 m的桿塔時，線路的耐雷水平提高了18%左右。

2.3 配網線路安裝ZnO避雷器

在配網線路上安裝ZnO避雷器是一種新型的防雷措施。相關研究數據表明，10 k V線路每200 m安裝ZnO避雷器，能夠將感應雷引起的故障次數減少90%左右，因此ZnO避雷器能夠很好地防止雷電對配電線路造成的損害。在線路中安裝線路避雷器，可以將避雷器的伏－秒特性與絕緣子串的伏－秒特性相結合，當線路遭受雷擊時，線路避雷器可靠地動作，以保護絕緣子串不發生閃絡。而且，線路型ZnO避雷器，體積小、重量輕，便于在較復雜的地形進行安裝。

2.4 加強配電線路的監管

對配網運維人員經常進行技術培訓，增強對配網線路的維護和管理工作，加強配電線路監管工作也能有效提高線路的防雷效果。純架空線應該采用投運自動措施；如果配電線路的絕緣效果低，就應有選擇性地使用自動重合閘。在處理10 k V配電線路防雷情況的混合線路時，如果電纜的長度達不到整條線路的70%，則不關注配電項目線路中絕緣子的影響。

3 結語

總之，保證10 k V配網供電可靠性是供電公司的重要職責。鑒于現階段雷擊是造成配網故障的主要因素之一，本文分析了10 k V配電網遭受雷擊的原因，并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。

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