10kV配網防雷技術措施探究

黎立

摘要：本文通過參數雷電對10kV配網的危害機理、10kV配網受雷害的主要故障形式以及10kV配網防雷措施，啟發配網工作者對防雷工作的思路，努力達到降低10kV配網雷擊故障率，提高供電可靠率的目的。

關鍵字：10kV配網；防雷；措施。

0.前言

防雷是配電線路、設備降低故障率的重要措施，也是如今最熱門的課題之一。據統計，近年來強雷區、多雷區配電線路、設備受“外力破壞-雷擊”引起的故障占總故障次數比例高達60%以上。而如今配網防雷措施較為薄弱，雷害是如今故障停電的主要原因，嚴重影響供電可靠性，一定程度上制約了當地經濟發展，也對用戶生產、生活造成嚴重影響，對構建服務型供電企業起到負面影響。本文基于讀者具備一定配網防雷知識的基礎上展開論述。

1.雷電對10kV配網的危害機理

1.1直擊雷（或者繞擊雷）

直擊雷指雷云直接向電力設施放電，由于10kV配電線路、設備相對于輸電線路，對地距離有限，且由于附近高層建筑、植被等有一定的避雷效果，故10kV配電線路、設備受直擊雷概率相當小。若受雷電直擊，線路、設備將立即擊穿，常常造成絕緣子擊穿、閃絡，導線燒斷，設備燒壞等故障。

1.2感應雷

受直擊雷電流的電磁感應，及雷云對設備、線路的靜電感應影響，配電網容易出現感應雷過電壓，若過電壓峰值過高或配網防雷強度不足，則容易引起設備故障、絕緣子閃絡或擊穿等問題。

1.3反擊過電壓（或雷電波入侵）

雷擊桿塔或配網建筑物，因桿塔的電感和接地電阻，容易引起良好接地的不帶電體具有較高電勢，其與10kV配電線路、設備的電勢差容易引起絕緣子閃絡，將過電壓引入配電網絡，引起連鎖故障。

2.10kV配網受雷害的主要故障形式

配網受雷擊過電壓，因絕緣子受潮，絕緣性能有所降低，在爬距不夠情況下，容易引起絕緣子表面閃絡或本體擊穿爆裂；設備容易引起絕緣介質擊穿，造成相間短路或接地故障；防雷設施本體容易被雷電過電壓擊穿或因工頻續流擊穿或閃絡；導線容易因過流燒斷（絕緣導線容易因絕緣外套閃絡燒斷）；桿塔或建筑物容易受直擊雷損壞。

3.10kV配網防雷技術措施

3.1從設計源頭著手，把關配電線路、設備選型

（1）抓好配電線路絕緣子選型

絕緣子選型遵循“增加爬距防止閃絡；玻璃優先，瓷質次之”的原則。10kV配電線路直線桿上，推薦使用瓷擔替代瓷質針式絕緣子；部分耐張桿塔引線及雙桿設置的直線桿（π架），需要使用瓷質絕緣子或復合針式絕緣子固定導線時，可選用支柱式瓷質絕緣子；耐張、轉角等桿塔上，推薦使用玻璃懸式絕緣子替代瓷質懸式或復合懸式絕緣子。

（2）抓好配電設備選型

戶外配電設備宜選取相間距離較大、進出線套管絕緣強度高、外殼接地良好的設備；戶外安裝自動化開關須考慮解決PT防雷問題。室內設備宜選取相間距離和帶電部分對外殼距離較大、隔板絕緣強度高、外殼接地良好的自動化設備。

3.2安裝避雷針是最傳統的防雷措施

避雷針是防止直擊雷損壞配電線路、設備的最有效措施。由于山峰上直擊雷害尤為嚴重，故避雷針最優安裝方案為在大檔距、山峰上的桿塔上安裝，若桿塔間檔距較小，可配合避雷線使用。

基于避雷針引雷的特性，禁止安裝于設備臺架（無論是否共用接地網），直擊雷電勢與工頻電壓電勢差均遠高于設備耐受電壓，極易引起設備損壞。

3.3安裝避雷線是防雷最優手段之一

避雷線（也稱架空地線）是目前防止繞擊雷和感應雷過電壓最有效的手段。避雷線沿配電線路架設，結合避雷針應用，可切實保護線路全線免受雷擊損壞。

由于避雷線須接地，高度必須高于頂相導線，避雷線及其地網引下線必須確保與導線保持安全距離；且其沿線路架設，必定產生橫向應力，須使用金具和頂擔固定，故后期加裝存在一定苦難，建議在配網基建設計階段合理配備。

3.4合理選用線路避雷器

10kV線路避雷器推薦安裝跌落式間隙保護器。跌落式間隙保護器是通過由架空導線引下線連接到一個專用絕緣子的引弧棒與跌落式氧化鋅限流元件（接地）和與之形成的空氣串聯間隙組成的一種架空線路防雷裝置，具有帶地網引流速度快、速速切斷工頻續流、滅弧能力強等優點。

每2-4基桿塔安裝1組跌落式間隙保護器為宜，易受雷擊線路或耐張桿塔可每基安裝1組，其接地電阻必須小于30歐（鐵塔上安裝的可利用鐵塔接地即可滿足要求），根據實際情況安裝配套的放電計數器。若分支線安裝，須在分支線#1桿塔安裝1組，防止侵入雷電流影響主干線。

不建議安裝分體式的過電壓保護器（也稱間隙保護器），首先，其多次放電后容易變型，不再起到防雷效果；其次，其一端直接安裝在導線上，另一端常與金具同螺絲安裝，容易因變型或螺絲松脫導致線路接地或相間短路故障。

3.5 設備臺架避雷器是必要手段

設備臺架上安裝避雷器是如今最常見，也是最實用的設備防雷手段。現設備臺架上最常用的是摘掛式氧化鋅避雷器（無間隙），氧化鋅隨電壓升高電阻突變的特性，及其可帶電更換的優點，最大限度保障了防雷效果和供電可靠性。

建議根據各地區地閃密度、雷暴天數、桿塔高度、線路長度等參數，分區分線差異化制定10kV戶外避雷器輪換周期，根據實際情況，輪換周期可為3-6年不等。

3.6 利用正確手段降低（地網）接地電阻

接地電阻根據室外、室內，設備、線路等因素進行差異化設定，接地電阻不符合標準則容易導致防雷手段失效、設備外殼帶電等后果。

影響接地電阻的主觀因素，主要是材料內阻、材料防腐性能、施工埋深、敷設方式、施工工藝（尤其焊接工藝）等等，因此，施工圖紙必須遵循典型設計。

影響接地電阻的客觀因素，主要是土壤類型和植被，為避免土壤類型的影響，地極填埋宜避免巖石和沙質地形；若土壤影響不可避免，可考慮使用降阻劑，但添加降阻劑也只是權宜之法；盡量避免地極填埋于根系發達的樹木周邊，以免樹木須根破壞地極。

3.7配網防雷網絡規劃及注意事項

根據上文提到的各種防雷設施的特點，防雷網絡規劃呼之欲出。由于變電站選址多為高地、開闊處，10kV出線1km內（主干線第一分段處）宜架設避雷線；而由于變電站均設置較高的避雷針，且10kV出線處架空部分多與輸電線路交叉跨越，故考慮少安裝避雷針。避雷針多用于山峰上，非設備臺架桿塔上，能有效防止直擊雷過電壓。設備臺架上多使用摘掛式氧化鋅避雷器作為防雷手段。跌落式間隙保護器比較通用，在配電線路上基本適合安裝，且有一定的防雷效果，但因其需要引下線、安裝角鐵橫擔、開挖地網等特點，對建設經濟性、停電時戶數影響較大，故建議因地制宜。

室內配電開關柜和電纜分接箱內不宜設置避雷器（下稱“柜內避雷器”）。由于配電開關柜和電纜分接箱內安全距離較小，受雷擊過電壓襲擊時柜內避雷器作用有限；柜內避雷器均為固定式氧化鋅避雷器，長期承受工頻電壓容易擊穿爆炸，粉塵污染開關柜和分接箱，極易造成相間短路或接地故障，受此影響，柜內電纜頭、母線、設備極有可能燒壞；室內線路、設備由于地勢低，周圍高層建筑有一定防雷效果，且架空轉電纜桿塔上均設置防雷設施，其受雷擊影響較小，故室內配電開關柜和電纜分接箱內設置避雷器的必要性不高。

4.結束語

總之，只要合理做好配網防雷措施規劃，配網雷擊故障率還是可以有效降低的，除了技術措施也需要差異化運維等管理措施配合，方能最大限度降低雷害影響，真正提高供電可靠性，構建國際一流、國內領先服務型供電企業

參考文獻：

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