淺談10kV架空線路防雷措施

汪超超

摘 要：本文針對10kV架空線路經常發生雷擊停電事故原因進行探討分析，結合實際情況就10kV架空線路防雷提供綜合改進措施，使10kV配電網供電更可靠、更穩定。

關鍵詞：架空線路；防雷設備原理；解決措施

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A

一、現狀調查及事故原因分析

1.現有的防雷措施

開平供電局現有10kV配電公用線路的主要避雷方案如下：

（1）每個臺區在跌落式熔斷器與變壓器之前設置高壓避雷器1組。

（2）每個線路分段點斷路器開關電源、負荷側分別設置高壓避雷器1組。

（3）配電線路在雷擊氣候較多區域設置過電壓保護器。

（4）絕緣導線每個檔距設置防雷線夾。

2.雷擊跳閘數據統計

對開平供電局近幾年事故跳閘數進行統計分析，發現10kV公用線路因雷擊跳閘數占總事故跳閘數占比較大，具體數據見表1。

3.雷擊跳閘原因分析

（1）避雷設備質量問題

線路所用避雷器質量不達標，避雷器方波電流達不到國家標準，當發生雷電時避雷器易被擊爆，進而引起線路跳閘。

（2）避雷器結構問題

我市部分避雷器為跌落式結構，因跌落式避雷器的結構特點，避雷器與接地體通過可卸的活動連接口中的一個小鐵片互相接觸，無法通過強大的雷電流，其泄流能力不強，不能有效泄流，容易造成線路殘壓過高，擊爆設備。同時，這些避雷器在遭受雷擊時自動脫扣，可有效降低線路單相接地可能性，但是對于雷擊密度較高的地方來說，下一個雷電再次影響線路時因沒有避雷器保護就會造成線路雷擊跳閘。

（3）過電壓保護器設置點不合理

按現有模式，過電壓保護器設置選點主要是事后處理原則，沒有結合開平地區雷區分布整體考慮，過電壓保護器設置位置不夠全面，當發生新一輪雷電天氣時，未設置過電壓保護器的配電線路無法受到有效保護，進而引發配電線路雷擊跳閘。

（4）施工工藝不合格

部分防雷線夾設置時沒有擰斷力矩螺絲，防雷線夾內的穿刺未穿破絕緣層，導致防雷線夾與導線接觸不夠穩定，在發生雷電時引發防雷線夾損壞或導線燒斷等情況。

（5）接地電阻過大

當雷電擊中線路，引起避雷裝置動作時，強大的雷電流在極短的時間內流入大地，如果避雷裝置的接地電阻達不到要求值時，將使地網引落地點附近地電位迅速提升，由于需保護的電氣設備接地端與地網相連接，大地的高電壓又引入到電氣設備的接地端，雷電流對線路造成反擊，從而造成設備損壞、線路故障停電。

二、防雷設備原理分析

1.氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器的工作原理：因氧化鋅材質的非線性伏安特性（電壓越小電阻越大，電壓越大電阻越?。斁€路正常供電運行時，作用于避雷器的電壓為工頻電壓，此時避雷器自身電阻很大，流過其的電流可忽略不計，不會對配電線路的正常運行造成影響。只有當架空線路遭受直接雷或感應雷時，此時避雷器承受過電壓，避雷器中的氧化鋅電阻迅速下降，泄放過電壓能量，從而保護線路，使電力系統得以繼續正常工作，不至于跳閘停電。

2.過電壓保護器

過電壓保護器與普通氧化鋅避雷器相比增加了引流環，引流環與避雷器連接，與架空導線保證一個適當的空氣間隙，在配電線路正常供電運行狀態下，空氣間隙阻斷工頻電壓，此時避雷器可理解為不工作（理論使用壽命更長）。當架空線路在直擊雷或感應雷的作用下，間隙被雷擊過電壓擊穿，電弧在引流環上燃燒，將雷電過電壓通過避雷器引至大地，雷電過電壓結束后，此時避雷器本體僅承受線路正常供電運行的工頻電壓，其電阻在極短時間內突然變大，電流電弧被抑制在較低數值，電弧在短時間內自然斷開，架空導線停止對避雷器放電，從而保護線路。

3.防雷線夾

防雷線夾工作原理：將防雷線夾設置于電桿的負荷側方向，當線路遭受雷擊時，防雷線夾引弧臂與接地板之間形成閃絡，形成短路通道，因雷電電弧向負荷側移動的特性，持續的工頻電弧移到線路的燃燒臂上燃燒，通過燃燒釋放雷電過電壓，保護配電線路正常運行。

本文介紹一種新型的防雷線夾組合方案，此方案在防雷線夾的基礎上進行了些許改進，并獲得實用新型專利（專利號：ZL 2014 20401525.1），專利發明人：本人。此方案即在普通安裝方法的基礎上加入了防雷引流線。防雷引流線先與架空線路連通，然后將防雷線夾設置于防雷引流線上，此方法有如下優勢：

（1）防雷線夾設置在防雷引流線上，即使因防雷線夾安裝不規范也只會燒斷防雷引流線，可使主線能夠得到最大限度保護。

（2）此方案通用性強，因加入了防雷引流線，防雷線夾型號固定，施工工藝統一，設置效果能夠得到更好保障。

（3）在防雷線夾中加入防雷引流線的使用，可大大降低導線雷擊斷線率。具體設置方案如圖1所示。

與傳統的防雷裝置（避雷器需配合接地網使用）相比，新型避雷裝置設置方便且無須使用接地網，直接通過燃燒釋放過電壓能量。有效解決了對設置點空間的要求，且無被盜隱患。設置、運行成本得到了有效控制。

新型避雷裝置與傳統避雷裝置相比省去了避雷器與接地網的使用，有著設置方便，運行維護成本低等優點。使輸電線路向高科技技術發展，更使得線路設計能安全、可靠地運行，提高了工程質量及供電可靠性，取得了良好的經濟效益和社會效益。

三、架空線路防雷綜合措施

1. 10kV裸導線架空線路配置

（1）每間隔5基電桿設置1組線路避雷器。

（2）線路避雷器間隔不超過300m，每個耐張段內最少配置1組線路避雷器。

（3）變電站出線線路段4基電桿內如沒有設備的，設置1組線路避雷器。

（4）在山頂的高位電桿塔或迎風坡，線路檔距較長的，每間隔一基桿塔設置1組避雷器。

（5）對于聯絡線路，在架空線路聯絡點的斷路器兩側各設置1組避雷器。

（6）每個臺區在跌落式熔斷器與變壓器之間設置高壓避雷器1組；臺區桿塔前后4個檔距（或超過200m）仍然沒有第二個臺區的，必須在臺區的第一基桿塔處設置防雷線夾或者過電壓保護器1組。

（7）10kV線路柱上分段開關、隔離開關兩側都必須各設置1組避雷器。

（8）將處于線路末端的臺區前一基電桿設置1組避雷器。

（9）T接點如沒有柱上分段開關、隔離開關等，須設置避雷器1組。

（10）線路由平原架設轉至山區架設，在上山第一基電桿和下山第一基電桿配置1組線路避雷器。

2. 10kV絕緣導線架空線路配置

（1）每隔10基電桿設置1組線路避雷器。

（2）每2基電桿配置1組防雷線夾。

（3）變電站出線線路段5基電桿內如沒有設備的，設置1組線路避雷器。

（4）其他情況與祼導線配置方案一致。

3.地網設置要求

（1）對各類需接地的設備、裝置其接地網電阻值必須滿足相關規程、規范要求。

（2）定期對接地網的接地電阻值進行監測，確保不因接地電阻過高造成反擊。

（3）定期對地網引下線與地網的連接狀況進行監測，確保其連接可靠。

結語

以提高10kV配電線路防雷水平，解決目前線路防雷效果不理想、線路遭受雷擊易跳閘為出發點，制定不同類型、不同區域內線路差異化配置防雷設計方案，確保10kV配電線路的可靠、穩定運行是我們所有電力設計人員義不容辭的責任。

參考文獻

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[2] DL/T 5220-2005，10kV及以下架空配電線路設計技術規程[S].

[3]譚金超，譚學知，謝曉丹.10kV配電工程設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2004.