10 kV配電線路防雷保護若干問題研究

何海棠

摘 ?要：對當前10 kV配電線路的運行數據進行分析發現，由于雷害造成的事故屢有發生，而且這種事故極為頻繁，這不僅會降低電網的安全性和可靠性，同時還會影響人們的日常生活和用電生活。文章結合某地區10 kV配電線路發生的雷害事故，分析了事故原因，總結了幾種常見的防雷措施，并就提高防雷安全性的保護措施進行了探討。

關鍵詞：10 kV;配電線路;防雷保護

中圖分類號：TM862 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）36-0114-01

作為電力系統中最復雜、分布范圍最廣泛的網絡，配電網出現的故障比高壓輸電線路所出現的故障更為頻繁，尤其是 ?l0 kV配電線路。當前，在城鎮和鄉村電網中，10 kV配電線路廣泛存在;受天氣變化、地理環境、點多面廣等特點的制約，10 kV配電線路出現故障的概率很高，直接導致電網的安全可靠性能下降。另外，由于配電網絡沒有避雷線的保護，線路的絕緣水平也比輸電線路低，因此很容易受到雷電的危害。本文與具體的10 kV配電線路雷擊跳閘事故相結合，對該地區10 kV配電線路的防雷措施進行了研究。

1 ?某地區10 kV配電線路雷害故障情況分析

本節以某地區10 kV配電線路的實際運行資料為基本依據，對雷害故障進行分析。該地區部分雷擊線路情況統計表以及相應的配電網總跳閘記錄。該地區從2009～2012年的總跳閘次數為349、340、345、350（次）。6月份到8月份的總雷擊跳閘次數占總次數的20%;并且跳閘事故的高發時段為每年的6月份到8月份。

2 ?10 kV配電線路防雷問題分析

2.1 ?接地電阻

按照電力規程中的相關要求，在連接處理上，應該將變壓器高壓側避雷器接地電阻、接地線、變壓器低壓側中性點和其外殼直接連接起來;在接地電阻大小的規定上，當配電變壓器的容量在100 kVA以下時，應該保證接地電阻在10 Ω以下;當配電變壓器的容量在100 kVA以上時，應該保證接地電阻在 4 Ω以下。

但是在該10 kV配電線路上，對變壓器進行測量發現，有幾臺變壓器的接地電阻是不合格的。經過考察發現，該地區的配電變壓器和相應的開關接地裝置都沒有采取該有的防腐蝕措施。在長期使用過程中，地下接地體受到了腐蝕，在其表面形成了鐵銹，增大了電阻值。

2.2 ?繞組過電壓

在現場調研中發現，在該地區配電網線路中，僅僅在變壓器的高壓側安裝了避雷器，低壓側并沒有安裝相應的避雷器，低壓側沒有防雷保護。另外，高壓側的避雷器與低壓側變壓器金屬外殼是連接在一起的，因此，使用的是同一個接地體。這樣一來，在遭受雷擊后，雷電波很有可能會沿著低壓線路進入到低壓繞組中，在電磁感應作用下使得高壓側感應出高電壓。

此外，雷電波還有可能會沿著高壓線路入侵到配電變壓器的首端，進而入侵到變壓器的低壓繞組以及低壓線路上，其中，電壓波較大的部分通過電磁感應在高壓繞組上感應出高電壓。

2.3 ?接地引下線

該地區的配電網絡中，接地引下線的形式多樣，既有圓鋼，也有扁鐵，還存在鋼絞線[2]。但是有些設備的接地引下線在連接上極不規范，有些地方存在松動和冗長的現象。

此外，在有些地方還存在銹蝕和斷裂的情況，對這些地方的維護也極為薄弱。可見，這些因素的存在都是導致引下線與接地體之間無法可靠連接。

3 ?10 kV配電線路防雷保護措施

針對以上存在的問題，本節結合具體實際，給出相應的解決辦法。

3.1 ?提高輸電線路的絕緣水平

通常情況下，雷擊地面時，遭受雷擊處的自然接地電阻都較大，相應的雷電流在100 kA以內;實踐表明，感應過電壓在500 kV以內;對于10 kV配電線路而言，常常會引發閃絡事故。所以，可以更換新的絕緣子，采用放電電壓高的絕緣子，提高線路的耐雷水平。

3.2 ?將氧化鋅避雷器安裝于配電變壓器的低壓側

從上文的分析中可見，為了對低壓繞組的電壓值進行限制，可以在低壓側安裝避雷器，它能夠有效保護低壓繞組遭受雷擊，同時也間接保護了高壓繞組。對避雷器防雷的工作原理進行分析：在線路上安裝避雷器后，將避雷器的伏-秒特性配合絕緣子串的伏-秒特性[3]，在雷擊下，避雷器可以實現可靠的動作，絕緣子串就不會發生閃絡。

具體過程是：當輸配電線路塔頂的電位比避雷器的導通電壓高時，避雷器會發生相應的動作，相應的雷電流一部分會沿著引下線泄入到大地中，另一部分通過避雷器流到導線中，這樣一來，導線以及避雷線上都會有雷電流。在電磁感應的作用下會產生耦合分量，使得電位升高，這樣就能夠有效控制桿塔對導線放電，實現防雷。從理論上進行分析，在防雷設計上，不僅可以采用架空地線進行防雷，還可以對塔頂的電位進行限制，降低桿塔與導線的電位差。當配電線路的桿塔遭受雷擊后，雷電流經過接地裝置泄入大地。

Vi=（1-β）（Rli+Ldi/dt）（1）

其中，R1表示桿塔接地裝置的沖擊接地電阻;

L表示桿塔的電感，它通常與高度成正比;

β為避雷線對雷電流的分流系數[4]。

3.3 ?降低接地電阻

在該地區的配電網中，發現很多設備的接地電阻都超過了規定的要求;所以，要采用一定的措施進行接電阻的改善，充分發揮避雷器的作用。

3.4 ?在適當的地方假設耦合地線

在該地區的配電系統中，雷電定位系統的相關數據表明，10 kV中性點絕緣系統的線路絕緣強度較低，大部分采用的是金屬電桿[5]，可以在這些地方安裝避雷器或者是避雷針。此外，還可以架設耦合架空地線。

3.5 ?加裝間隙

與線路以及變壓器的擊穿電壓相比，間隙的擊穿電壓要低得多。

當配電系統正常運行時，間隙相當于開路，處于絕緣狀態;一旦出現雷擊，間隙將會被擊穿，此時的間隙表現為接地，可以有效保護線路和變壓器等設備遭受雷擊。

4 ?結 ?語

當前的10 kV配電線路頻頻遭受雷擊，不但對電力用戶的生活造成極大的影響，同時也給電力系統的正常運行和企業的正常管理造成難題。這就需要電力工作者致力于防雷技術的研究，以理論知識與電網實際相結合，不斷探索適應具體系統的防雷措施，盡可能的降低由于雷擊事故造成的損失。

參考文獻：

[1] 徐鵬，李世元，甘鵬，等.雷擊配電變壓器事故分析及防雷措施研究[J].電 ? 瓷避雷器，2011，（4）.

[2] 張鑫，鄧鵬，徐鵬，等.10 kV架空絕緣導線雷擊斷線原因機理分析及防 ? 護措施[J].電瓷避雷器，2012，（1）.

[3] 陳佳.10 kV配電線路維護及防雷措施研究[J].技術與市場，2011，（2）

[4] 徐舷航.配電網線路防雷系統的保護研究[J].價值工程，2011，（21）.