10kV配網線路防雷技術的保護方案分析

劉才進

摘要：在10kV配網的運行過程中，人為、自然環境等都會對運行安全產生一定的威脅，特別是雷擊，容易引發大規模的線路故障，是10kV配網需要重點防范的內容。本文就對10kV配網線路的防雷技術保護方案進行分析，探討有效的防雷技術措施，希望可以為10kV配網安全性提供更有力的保障。

Abstract： In the course of 10kV distribution network operation， human factors and natural environments will pose a certain threat to the operation safety. Especially for lightning strikes， it is easy to cause large-scale line faults. It is a key precaution for 10kV distribution networks. This paper analyzes the lightning protection technology protection scheme for 10kV distribution network lines， discusses effective lightning protection technology measures， and hopes to provide more powerful protection for 10kV distribution network security.

關鍵詞：10kV配網；線路；防雷技術；保護方案

Key words： 10kV distribution network；circuit；lightning protection technology；protection scheme

中圖分類號：TU856 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）21-0215-02

0 引言

在電力系統中，10kV配網承擔著重要的供電職責，與人們生活密切相關，10kV配網運行的安全性是人們關注的重點內容。從10kV配網運行故障來看，有相當一部分是由雷擊導致的，提高10kV配網線路的防雷水平是電力企業需要重點對待的工作，所以，深入研究了解10kV配網線路的防雷技術保護方案，結合配網工程實際情況，采取有效的防雷保護措施，確保10kV配網運行的可靠，對電力行業健康發展是有著重大意義的。

1 雷擊對10kV配網線路的危害分析

1.1 雷擊的危害

在自然環境中，雷電是一種十分常見的現象，在雷電放電的瞬間，會產生巨大的能量與電流，放電時間極短，只有30-50us，在這種情況下，會迅速形成較高的感應電壓，出現感應雷，造成金屬設備絕緣體被擊穿，電氣設備受到嚴重損害。此外，雷電還可能直接擊打到配網的線路與設備上，也就是直擊雷，雷電產生的極高溫度會燒毀設備。無論是感應雷還是直擊雷，都會給配網線路運行安全帶來嚴重威脅，是需要重點防護的內容[1]。

1.2 配網線路雷擊產生的原因

在10kV配網中，大部分架空線路是直接暴露在戶外環境中的，在雷電產生時，容易出現雷擊情況，且配網中存在一些會增大雷擊概率的因素，具體包括：①在10kV配網線路中，接地線是防雷保護的重要措施，但由于偷盜行為，導致鐵塔、配電變壓器以及開關等設備的防雷保護丟失，防雷能力大大降低，容易遭到雷擊。②在線路設備的安裝中，沒有嚴格按照規范要求，接地網、開關出現不規范情況，加上大量工程施工的破壞、接地網長期使用缺乏維修等原因，也會引發雷擊事故。③在避雷器選用上，設備自身質量不合格或者受雷電長期沖擊，容易出現失效，無法達到預期的防雷作用。④在10kV配網線路中，存在多線路交叉的情況，特別是高電壓等級線路，更容易引來雷電，當10kV線路處于多雷區，由于自身防雷水平低于高等級電路，對雷擊的防御能力較低，會先被雷電攻擊。⑤在10kV配網線路中，絕緣子大多為針式，雖然可以對雷擊有較好防御效果，但存在擊穿后故障不易發現的特點，給供電恢復造成影響[2]。

2 某10kV配網線路具體雷擊危害分析

以某市的10kV農配網線路為例，該市為雷暴天氣多發地區，雷暴日最高達到130天，平均雷暴日為83天，雷擊危害較為嚴重，在配網線路長期運行中，配變電、低壓用電設備由于雷擊導致的損害事件經常發生。根據不完全統計，配變電壓器事故有95%左右是由于雷擊導致的，表計損壞大約有60%是由雷擊造成的，每年10kV配網線路由雷擊造成的配變電、表計損失高達1.3千萬元。此外，用電用戶的大量低壓用電設備會被雷電損壞，甚至給用戶生命安全造成一定威脅。

從當前此市10kV配網線路實際來看，大多數線路采取的是架空導線方式，容易受到雷擊，還有相當一部分線路是經過強雷區的，在雷電活動強烈的季節，會出現斷路器頻繁跳閘情況，根據統計，線路跳閘故障中平均有40%是由于雷擊導致的，嚴重影響到供電的可靠性，提高防雷水平是必然要求。

在雷電危害的具體類型上，由于雷擊造成的設備損壞包括避雷裝置、配變電壓器、分段器、SF6開關、針式瓷瓶等等；此外，架空線路也會受雷擊而斷線，多相瓷瓶閃絡引發導線燒斷、遠離變壓器的導線由于感應過電壓燒毀等。根據統計數據，該市10kV配網線路全年由雷擊導致的跳閘次數有93次，雷害事故主要與雷電活動有關，在活動頻繁的6、7、8月，雷害事故占全年的80%左右，每月的線路跳叉次數大約為25次，而春季和冬季基本沒有雷擊事故發生。

3 某10kV配網線路防雷技術的保護方案

3.1 當前10kV配網線路的防雷技術保護措施

第一，在10kV配網線路的防雷方面，需要從設計階段就加強重視，結合實際情況，做好防雷工作，就本10kV配網線路而言，設計時需要充分考慮當地多雷的自然條件，從各個方面提高防雷能力。其中，在桿塔選型上，需要改變通用設計方案，根據多雷的客觀實際與相關防雷經驗，在桿塔上架設屏蔽針，并對跨越桿塔的轉角桿跳線、保護角等采取有效屏蔽處理，對桿塔接地電阻采取降低措施，當遇到土壤電阻率較高的情況時，需要通過接地延伸的方式解決，保證接地電阻符合相關規程的要求[3]。

第二，增加分流。在10kV配網線路的雷擊事故中，雷電擊中桿塔后，入地電流會在接地電阻、塔身上形成高電壓，為降低桿塔反擊電位，需要采取增加分流的措施，具體包括：①降低接地電阻，通常來說，接地電阻應當控制在10Ω，在電阻率稍高的山區，也需要控制在25-35Ω范圍內；②對接地進行適當延伸，通過鋪設延伸接地的方式，可以對入地電流起到更好的分散效果，也可以耦合導線，降低雷電的反擊；③裝設耦合地線，可以起到增大地線、導線間耦合系數與提高分流的作用，從實際運行情況來看，耦合地線具有較好的防雷效果，但在終端桿塔中采取耦合地線時，需要結合延伸接地、降低接地電阻的手段來提高防雷保護水平。

第三，做好絕緣保護。絕緣是10kV配網線路防雷的重要保障，對線路運行安全起著關鍵作用，確保絕緣性能良好是防雷保護的基本內容，可以采取的保護措施有：①在絕緣子選用上，要加強對絕緣子性能的檢測，確保絕緣子質量符合要求，發揮良好的絕緣作用，提高線路的絕緣能力；②在配網線路運行過程中，需要加強對絕緣子零值檢測，及時發現絕緣性能受損的情況，并及時更換絕緣子，避免出現長期絕緣性能降低；③在雷電活動劇烈的季節或地區，需要對頻繁跳閘的桿塔采取增加絕緣子數量的方式，提高對反擊電壓的承受能力，并用膠裝瓷橫擔代替針式絕緣子，增加絕緣子串的數量，增加導線與桿塔間的距離，達到增強線路耐雷能力的效果[4]。

第四，設備避雷器的運用。在10kV配網線路的電纜、配變開關的高壓側與變壓器低壓側，需要安裝避雷器，避免雷擊造成的損壞；同時，對于避雷器需要進行定期檢測與輪換，及時將避雷性能降低與舊式防雷設備淘汰，確保避雷器具有良好防雷效果，提高10kV配網線路的防雷能力。

第五，做好接地電阻的控制。在接地電阻施工完成后，需要在干燥季節進行測試，確保測試的準確，保證接地電阻值是符合設計要求的；同時，在運行中還需要對地網的接地電阻進行定期測試，及時發現不符合要求的情況，采取改造方式提升地網導流能力。

第六，架空導線的防雷措施。在10kV配網的架空導線中，絕緣導線只是在靠近建筑物或人口相對密集區域使用，該10kV配網采取的是JKLGYJ-70型號絕緣導線，在產生雷電電流時，導線的散熱性是低于裸導線的，容易造成導線燒毀故障。對此，應當采取加設氧化鋅避雷器的方式來解決，如果導線架空長度相對較大，除了安裝在兩側的避雷器外，也需要在中段合適部位裝設避雷器，如果有線路交叉跨越的情況，氧化鋅避雷器適宜安裝在交叉點附近的桿塔上[5]。

第七，設置絕緣薄弱點。在10kV配網線路或者設備上，可以通過人為的方式來設置絕緣薄弱點，也就是間隙裝置，利用間隙擊穿電壓相對較低的特點，在配網正常運行時，間隙會保持隔離絕緣；當出現雷電過電壓時，間隙會擊穿接地，對放電電壓產生降壓效果，進而對配網線路、設備的絕緣起到保護作用。

3.2 10kV配網線路防雷保護水平提升的措施

3.2.1 線路避雷器防雷的基本原理

在雷電擊中配網線路桿塔時，雷電電流會分成兩部分，分別經過導線、塔體，當雷電流超過一定值時，避雷器會發生動作進行分流，使大部分雷電流從引流線、避雷器中進入地網中。對于經過導線的電流，受導線電磁感應的影響，會出現耦合分量，避雷器大量分流的偶合作用可以對導線起到提高電位的效果，控制導線與塔頂間的電位差，避免絕緣子閃絡問題的發生，達到防雷保護的目標。

3.2.2 線路避雷器安裝注意事項與效果

在10kV配網線路避雷器的安裝中，需要注意的事項有：①在安裝位置上，要盡量選擇多雷區、雷擊概率較大的桿塔，優先安裝在鐵塔上；②在安裝過程中，避雷器應當避免有外部荷載，避免避雷器損壞，并確保安全距離符合要求；③在避雷器接線上，接地線、接地網都需要單獨敷設，不能與桿塔共用，接地線截面要超過25mm2，接地網電阻應小于10Ω；④在引下線連接上，應與接地網保持良好連接，盡量縮短長度，材料適宜選用截面2525mm2的銅芯絕緣線[6]。

在該10kV配網中，某條線路在雷擊密集區共裝設了3組9只導線避雷器，在后期運行中，相較于未導線避雷器之前，此條線路的避雷器正確動作，跳閘事故、雷擊故障大大降低，起到良好的防雷保護效果。

4 結束語

綜上，對于10kV配網線路來說，雷電是影響配網運行安全的一個主要因素，為保障配網長久、安全的運行，就必須加強對配網線路防雷保護的重視，了解雷擊產生的原因，采取合理、有效的防雷技術措施，制定全面的防雷保護方案，減少雷擊故障的發生，提高10kV配網線路供電的可靠性。

參考文獻：

[1]鄭義新.10kV配網線路防雷技術的保護方案分析[J].通訊世界，2017（24）：176-177.

[2]黃光曉.10kV配網的防雷技術與應用[J].科技展望，2015，25（28）：103.

[3]趙崇幸.10kv配網線路防雷技術分析[J].山東工業技術，2015（21）：164.

[4]黃幫湛.關于10kV配網線路防雷技術措施的探討[J].科技風，2015（17）：66.

[5]何海輝.10kV配網線路防雷技術措施分析[J].科技與創新，2015（05）：153-154.

[6]金琦康.10kV配網線路防雷技術措施探析[J].機電信息，2014（24）：113，115.