潮安古巷地區10 kV架空配電線路的防雷設計

蘇漢釗

（廣東電網潮州潮安供電局有限責任公司，廣東潮州521000）

0 引言

架空配電線路是供電系統中的關鍵設備，擔負著電能輸送及分配的重要任務。近年來，隨著潮安古巷社會經濟快速發展，電力需求進一步加大，故潮安供電局加大對古巷電網投資建設力度，不斷完善古巷配電網，進一步提高配電網供電能力。但由于古巷地區地形復雜、夏熱多雨，再加上南北負荷密度不平衡、部分線路供電半徑過長且運行時限過久、絕緣水平不高，很容易在惡劣天氣受到雷擊。據統計，2016—2017年兩年期間，全鎮共發生線路雷擊跳閘35起，嚴重影響了配電網正常安全運行。因此，結合區域地形地質、環境條件及用電特點，深入分析雷擊的類型及成因，做好配電線路防雷設計，對提高古巷配電線路的防雷水平，減少、避免雷擊災害，確保配電網安全穩定運行具有重要的現實意義。

1 區域基本概況

潮安古巷鎮是中國衛生陶瓷第一鎮、廣東省陶瓷重鎮，地處韓江西部的丘陵及半山區地帶。全鎮地域面積62 km2，地形復雜，三面環山。東北部、西北部、中部為山區丘陵地帶，南部為平原地區，是典型半山區半平原鎮。地下礦產資源較為豐富，其中瓷土和錫已有多年開采歷史。年最大風速35 m/s，無覆冰，年平均雷電日為90天，屬多雷區。

2017年全鎮共有10 kV線路24回，總長度193.65 km，其中架空線路120.59 km；平均長度8.2 km，其中10 kV古水線長達24.6 km。年供電量5.8億kW·h、最高負荷10萬kW，其中約60%負荷集中在南部平原地區。

2 雷擊類型及成因

古巷鎮由于區域地形地勢特點及地下有色金屬大量存儲原因，區域雷電活動活躍，且強度較大，造成線路雷擊跳閘情況突出。分析近幾年雷擊跳閘原因及資料，主要雷擊類型為直擊雷、感應雷及地電位提高。

2.1 直擊雷

直擊雷是指自然中的雷電直接作用在配電線路上，導致線路上產生強烈的電流，直接對配電裝置產生損害。最常見的是雷電擊中桿塔頂部，導致桿塔頂被雷電擊毀，配電線路遭到破壞。

2.2 感應雷

感應雷是由于雷雨天氣，配電線路同雷電產生了感應力，造成雷電作用到了線路上，產生靜電感應和電磁感應。靜電感應會讓架空配電線路瞬間出現大量反向電荷和雷電波，會對配電裝置形成沖擊，嚴重損壞配電裝置。同時，電磁感應會讓配電線路產生高頻電流，形成巨大的磁場，干擾和破壞配電設備的正常運行，讓整個配電線路陷入故障。在配電線路的雷擊事故中，感應雷是最常發生的類型。

2.3 地電位提高

在架空配電線路遭受到雷擊后，因各種因素并未被擊毀，還能正常運行。但雷電流傳入大地后，會導致地電位提升。地電位的升高會導致線路接地電壓大大提高，甚至超出線路所能承受的最高電壓，破壞配電設備，讓配電線路陷入癱瘓。據測算，配電線路被雷擊后，雷電流導入地下所產生的10 Ω電阻，會使接地電壓瞬間提升100 kV，從而讓整個配電線路的總接地電壓高達200 kV。如此時線路沒有及時切斷連接，過高的電壓會在瞬間燒毀配電裝置，嚴重影響配電網的正常運行。

雷擊是自然界大量電荷產生的放電過程，瞬間產生的雷電電壓可能高達400 kV，這遠遠超過了架空配電線路所能承受的額定電壓，一旦雷電作用到配電線路上，將很容易損毀配電裝置，讓配電線路陷入癱瘓。因此，在開展配電線路設計時要根據不同的地形地質條件、跨越周邊環境以及線路負荷分布情況，采取有效的措施對配電線路的雷擊進行防護。

3 配電線路防雷的設計要求

按照潮安“十三五”電網規劃，“十三五”規劃后期2018—2020年古巷鎮安排配電網資金1.46億元，計劃新出10 kV線路6回，新建（改造）10 kV線路90.51 km。根據規劃，2018—2020年期間新出10 kV線路涉及3座變電站，建設區域包括了古巷東北部、西北部、中部以及南部等區域，基本覆蓋了全鎮。因此，開展10 kV線路設計時，要在嚴格執行廣東電網公司標準設計的基礎上，結合古巷地形地勢，因地制宜，確定合理的防雷方案。

3.1 南部平原地區配電線路防雷設計

古巷南部平原地區是城鎮中心地帶、工業集中地，人口眾多，電能的需求大。由于南部平原地區人口密集，建筑物較多，架空配電線路附近的建筑物都有較高的引雷能力，直擊雷情況較少發生。因此，防雷側重點在于做好感應雷和地電位提高等對配電線路危害的防護。

防感應雷方面：考慮到感應雷的引雷范圍會隨著配電線路的高度等發生改變的特點，在開展防雷設計時，要特別注重區域線路的合理架設及有效的感應雷防護系統的構建，多選擇同塔多回路防雷和絕緣導線防雷方式。其中同塔多回路防雷方案在架空配電線路的防雷設計中使用較廣，其優點是既能實現對架空配電線路的空間節約，又能有效提高架空配電線路的密集程度。同時，要通過加強裸導線改絕緣力度、添加絕緣子片數以及間隙避雷器同絕緣子聯合使用（避雷器能很好地對配電線路的雷電過電壓進行防護，但其只能保護安裝避雷器的桿塔，整個線路不能全部安裝避雷器）的方式，提高配電架空線路防雷水平。

防地電位提高方面：城鎮地區地電位提高引發的線路故障較少，但其造成損害很容易引發配電線路的損壞，一旦因雷電導致地電位升高，將會讓設備外殼和配電線路間產生非常大的電壓差，嚴重危及設備裝置正常運行及人身安全。因此，對雷電引起的地電位提高進行防護，可在設計過程中，通過采取控制接地電阻或將設備外殼接地等措施，解決地電位升高的問題，從而起到防護效果。

3.2 山區配電線路防雷設計

東北部、西北部、中部山區丘陵地區不同于南部平原地帶，地形較為復雜，而且區域地下存儲大量有色金屬，發生雷擊災害的概率會更高。為保證架空配電線路在山區的安全運行，在開展設計過程中，要盡量選擇合適的區域架線，避免經過雷電經常發生的區域。如果難以繞開這些區域，要根據當地的實際情況，利用地形和導線高度計算出引雷范圍，選擇最恰當的防護措施，減少直擊雷災害的產生。同時，要加強對配電線路的保護，可以在電線上安裝氧化鋅避雷器，及時對雷電產生的電流進行吸收，有效避免雷擊事故。山區的居民密集程度較低，網架簡單、負荷較輕、線路架設又較為稀疏，少產生感應電災害。對此，在設計時，可通過加裝耦合地線或延長接地線來對配電線路進行防雷保護。

對于古巷東北部和西北部等區域，峰高谷深，起伏大，電阻率較高。在這些區域架設的配電線路，很容易引發地電位提高的災害。對此，在開展線路設計時，應采用降阻劑抑制接地電阻的升高，減少地電位提高的幅度，避免對配電設備的損害。同時，也可調整配電容量，降低地電位提高對配電線路的沖擊。

3.3 特殊環境下配電線路防雷設計

除了平原和山區丘陵等地形，架空配電線路在經過一些特殊地形環境時，也要做好防雷設計。例如，當架空配電線路經過易燃易爆場所時，需對線路做好防雷設置，保證安全距離，最好設置屏蔽器，以免因雷電的影響而引發爆炸或燃燒；當架空配電線路靠近大型水域時，要使用絕緣導線，導線兩側加裝氧化鋅避雷器。這些特殊地形進行防雷設計，要根據當地的具體情況和以往的防雷經驗，建立起有效的防雷系統，避免因疏忽而導致雷電災害的產生。

4 結語

架空配電線路作為供電系統的重要部分，直接影響到人們的日常生活。在設計架空配電線路時，應保證安全性的原則，根據當地的實際情況，在考察地形地質等因素后，設計出最適宜的防雷方案，通過加裝避雷裝置等有效措施減少雷擊事故的發生。無論是平原地帶還是山區地帶，配電線路的架設都要做好防雷設計，給供電系統提供一個安全的運行環境。