10kV輸電線路防雷保護策略的研究

鐘文斌

摘 要：10kV配網線路的運行統計數據表明，配網輸電線路雷害事故發生概率較高，降低了配網的供電可靠性及電網的安全，因此研究配網輸電線路的防雷保護措施具有非常重要的實際意義。本文以10kV配網輸電線路作為研究對象，從多個角度分析了配網輸電線路雷電事故頻發的原因，根據目前嚴峻的防雷形勢，提出了幾點切實可行的防雷保護策略。

關鍵詞：防雷；保護策略

隨著社會和經濟的發展，可靠的電能供應越來越重要，而10kV配網是直接面向廣大電力用戶的重要環節，其供電的可靠性和安全性也越來越受到重視。而配電網網絡結構非常復雜，設計和建造的絕緣水平較低，容易受到直擊雷或者感應雷的危害。數據統計可以發現，雷擊是造成線路跳閘的主要原因之一，變壓器、刀閘或者避雷器等電力設備經常在雷電天氣中損壞。經過農網或城網改造后，配電網防雷水平有所提高，但是雷擊導致跳閘事故的情況并沒有從根本上得到好轉，對地區的供電可靠性以及配電網的安全穩定仍有不利的影響。因此對配電網防雷的現狀進行分析和研究，找出配電網防雷措施所存在的不足，并提出針對性的改進和完善措施非常重要。

1 配電網的現狀

配網的運行環境比較復雜，有的配網線路穿過了工業區、商業區以及居民區，屬于城鄉結合部線路。其中有的線路走廊跨過一片開闊地，線路分支多而且饋線長度長，供電半徑大，特別容易遭受雷害事故。配電網普遍采用中性點不接地的方式，有少量專變依然使用老式的閥型避雷器，個別桿塔上依然使用木橫擔。存在較多同桿多回路架設的情況，這樣雖然節約了線路走廊，減少了部分投資，但是由于線路之間的安全距離不足，當其中一回線路遭受雷擊后，其他線路容易受到影響，降低了供電可靠性。配電線路遭受的雷害情況主要包括以下幾種情況，如絕緣子閃絡甚至爆炸、單相接地、避雷器擊穿、配電變壓器故障、架空絕緣導線斷線等。因雷害造成跳閘后保護自動重合閘，其重合閘成功率較高，可見雷害造成的故障大部分為瞬時性故障，且雷擊事故大多發生于雷雨季節。城市配電網遭受的雷事故較少，這是由于城市的高層建筑對配電網線路起到了屏蔽的作用，配網線路受到雷電過電壓的影響較小；同時也由于城市電網中較多采用電纜線路，而電纜線路在地面下敷設，受到雷電的影響較小。雷害事故大多發生在農村配電網，這是由于其運行環境大多處于空曠地帶，容易遭受雷擊。在配電網的運行維護方面，目前只是在發生雷擊事故后才進行檢查，并更換掉已經損壞的設備。有些重要的配電變壓器，僅在一側安裝了避雷器。使用的接地引下線具有多種規格，銹蝕嚴重，甚至無法起到有效連接的作用。

2 10kV配電線路防雷保護策略

2.1 提高線路絕緣水平以降低閃絡概率

感應雷過電壓的特點是，幅值相對較小但變化范圍較大，主要與雷云活動有關。當雷云活動離配電網線路較近時，感應雷過電壓較大，可能會使得配電網線路發生絕緣擊穿。而當雷電活動離配電網線路較小時，其幅值較小，對配網運行影響不大。感應雷過電壓主要影響架空線路，所以通過使用架空絕緣線路能夠對配電網線路的絕緣水平起到一定的提高。但是架空絕緣導線主要是防止接地問題，對防雷不能起到決定性的作用。因此使用放電電壓較高的絕緣子，才能真正有效提高配網線路的絕緣水平，優化線路的耐雷性能。對于老式絕緣子或者已經老化的劣質絕緣子，應及時進行更換，以減少配電網線路的絕緣薄弱點。對于同塔多回路的情況，由于各回路之間絕緣距離較小，發生雷電擊穿后產生游離的電弧可能會波及到相鄰的回路，導致多回路發生接地事故。針對上述情況可以采取增強線路絕緣的方案，將架空裸導線更換為架空絕緣導線，并增加絕緣子片數。在導線和絕緣子之間采取多種措施增加線路絕緣水平。

2.2 防止架空絕緣導線雷擊斷線

通過在架空絕緣導線上提高線路局部絕緣水平，既可以起到防雷效果，又可以降低成本。其方法為在絕緣導線固定處將絕緣加厚，如下圖所示。通過加強局部的絕緣，可以使加強絕緣邊沿才會放電，或者是要將加強的絕緣皮擊穿才能放電，線路的沖擊放電電壓明顯得到提高。

在架空輸電線路易擊段或重要配電設備處安裝避雷器，也能夠對架空絕緣線路起到良好的防雷效果。考慮到避雷器運行環境較為惡劣，而老式避雷器容易老化、故障率高，所以避雷器優先選擇氧化鋅避雷器。

在絕緣子兩端安裝并聯放電間隙，如下圖所示。將間隙的放電電壓設置在等于或略大于娟子沖擊放電電壓，對于防止絕緣層擊穿能夠起到良好的效果。其原理為當有雷擊過電壓時時，放電只在保護間隙之間發生，而避免了絕緣導線被擊穿。

3 總結

城市配電網遭受雷擊的概率較小，因此防雷保護的重點應當在城鄉結合部以及農村電網的架空配電線路上。通過有效提高線路的絕緣水平、在線路重點部位安裝避雷器、采用并聯間隙保護等策略，能夠有效提高輸電線路防雷水平。提高10kV輸電線路防雷水平的方法還有很多，如采用消弧線圈接地或小電阻接地、使用并聯間隙絕緣子、選擇性投入自動重合閘、降低電力設備的接地電阻等方式。在實際應用中，應結合現場實際情況，綜合采用多種防雷措施，才能有效減少線路雷害事故的發生，提高配網輸電線路的供電可靠性。

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