10kV配電架空線路避雷措施

郭路宣 劉同銀 王若飛 趙世磊

摘要：城市快速擴張的結果就是城市人口的用電需求不斷地上升。由此對電力設備以及相關電力網絡線路的運行穩定性和安全性的要求則變得越來越高。除了對人為造成的破壞進行預防之外，電力設備還需要預防雷電對其電力線路所帶來的影響。本文將主要介紹雷電對10kV配電線路產生破壞的原因，對雷電給配電線路中所有的設備設施帶來的影響進行分類。開展具體的分析和探討來預防雷電對配電架空線路所產生的影響。

關鍵詞：10kV;配電架空線路;避雷措施

隨著我國經濟的快速提升，人們對電力使用需求的可靠性和穩定性要求變得越來越高。10kV配電線路以及設備出現故障不僅會給人們的生活帶來不便，同時也會給企業造成巨大的經濟損失，進而降低電力公司供電服務的水平。近些年來因為雷電所導致的電力事故層出不窮，在整個電力事故原因中占據很大的比例，所以我們要對10kV配電線路設置中的防雷工作進行探討，提出相應的防范保護策略。

一、雷電的破壞

在10kV線路的布設過程中，主要采用架空線的方式。有一些線路處于郊區或是野外很容易成為雷電襲擊的對象。經過統計，我們發現在配電線路上出現電壓超出85%的過電壓數量，其中15%的原因都是由于雷電導致的。

（1）雷電感應。天空中的帶電云層和與大地之間產生的巨大靜電場。在雷擊作用下出現大范圍的電力釋放，當正負電荷與附近地面中的導體、電力線路以及金屬設備相接時，就會產生束縛電荷。[1]由于無法快速疏散電荷而形成了感應過電壓。尤其是當雷擊放電與輸電線路相交時這種感應器過電壓的數值可達到數百千伏，瞬間導致整個電力網絡中的線路由于電流和電壓過大出現絕緣閃絡的現象，進而影響到整條線路上的所有連接的電氣設備受到破壞。

（2）直接雷擊。當雷電直接擊打在架空電線路或是與建筑物接觸時，強大的雷電所造成的電波會沿著輸電線路直接進到建筑內部。同時高電位以及閃絡放電的原因造成室內電氣設備的損壞。雷電生成的電流值和電壓數值非常高，低則幾萬伏瞬間電壓值可達到幾百萬伏。而且它出現的時間非常短暫，短時間所釋放出的巨大能量從功率角度來看具有強大的破壞力。

二、防雷思路

為了防止電力線路因遭受雷擊而導致線路承受過電壓的問題，除了提高電力網絡線路的絕緣能力之外，同時還要對電力網絡布設采取相應的防范措施，比如將避雷線架空，使因雷擊對配電線路上產生的電弧快速消除，防止線路在高電壓高電流的作用下出現熔斷。當然還應當采用避雷設備或是過電壓保護裝置提高防雷的有效性。

三、防雷措施

（1）架空避雷線。一些電力網絡尤其是10kV的電力線路架空配電線路多數處于較為空曠的位置，在雷電環境下很容易遭受雷。[2]對于這部分架空線路的布設可以參考電線桿架設的方式，設置避雷線或是采用屏蔽保護的措施以降低線路中所產生的感應電壓。在完成防護設備的架設之后，雷電仍會繞過架空避雷線路對整條線路造成破壞。所以為了減少雷電對架空線路的破壞，我們需要降低雷電對邊架空線路的保護角。將其與線路之間的角度設定為<25°，除去終端桿之外，避雷線應當在每根架桿上進行一次接地連接，并確保線路電阻值<30Ω。避雷線應當設置為輻射形和是環形。但是這種方式在成本上投入過大，而且在遭受雷擊之后很容易形成反擊閃絡，引發電線熔斷問題。

（2）線路避雷器。該設備的運行原理主要是結合絕緣設備一起相互作用來改變結緣閃絡的出現的路徑，利用相應設備防止出現跳閘的問題。雷電在電網中流通之后，避雷器會快速地熄滅雷電所產生的電弧，并切斷相應的工頻續流。所以利用避雷器設備有效改善由于雷擊而導致的跳閘問題。

氧化鋅避雷器是目前在電力網絡設備用于防雷裝置中的一種防雷設備，這種避雷器主要分為空氣間隙和無間隙兩類。有空氣間隙的設備能夠解決因瞬間雷擊而成生的跳閘、斷線的問題;而無間隙的避雷器只能控制因雷電所產生的較大電壓和被截斷的工頻續流，同時能夠再出現閃絡之后吸收雷電所釋放的電力能量。

在使用氧化鋅避雷器時避雷設備與被保護的電氣設備之間必須要符合以下幾個條件：首先，氧化鋅避雷設備在泄流之后的產生的殘余電壓要低于被保護設備所能夠承受的最大的電壓值。二者之間的伏安特性應當能夠相互契合;[3]其次，要注意設備所產生的放電電壓要低于被保護對象所具有的電壓值，也就是說二者之間的伏秒性要相互契合。

線路避雷器能夠有效地提高電力線路對于雷擊的耐受能力，降低因雷擊而產生的跳閘概率，使電力線路能夠穩定運行。然而這種設備也存在一定的局限性：首先，動作電壓以及殘留電壓等參數在設備生產過程中就已經預設，無法在后期進行調節，無法依據實際情況進行差異性保護;其次，避雷器設備主要是通過流容量來吸收電流，由于其具有局限性導致避雷器遭受雷電流量過大時，無法承受雷電流所產生的能量而引發爆炸;再次，避雷器設備很容易在使用過程中出現老化，損壞的問題，尤其是處于長期電壓負荷的作用下，避雷器的閥片很容易出現腐蝕、老化的問題，進而引發電力網絡出現故障;最后，避雷器投入成本較高，無法實現大規模的應用，而且使用一個階段之后就必須要對避雷器進行更換或是調試，增加了設備的投入量和人員工作量。

（3）過電壓保護器。這種設備主要是用于因雷電導致的過電壓或是由于線路故障引起的絕緣閃絡而導致的線路短路，可以利用其所具有的電阻特性將其所釋放的電弧快速熄滅，從而截斷工頻續流的出現，防止因工頻續流而出現的電流高溫的問題，而對線路造成熔斷或是線路跳閘的問題。[4]設備優點：這種保護裝置無需更改原有線路設置，同時也不需要更換絕緣子。在設置時不會造成供電中斷的問題，而且使用壽命長維護成本低。但是唯一的缺點就是需要增加桿上設備的安裝數量以及相應的接地裝置。

四、結語

10kV配電線路的運行水平會影響社會的正常發展，所以對其防雷電能力進行提升能夠有效地確保電力網絡的穩定運行。同時在設置過程中需要依照實際情況制定科學的解決策略，從而提高10kV配電線路的穩定性。

參考文獻：

[1]李恒潔.10kV配電線路防雷及對策分析[J].科技與創新，2015（19）：154.

[2]黃石，衛志農，吳國梁，王華芳，靳宏偉.35kV配電線路防雷擊斷線措施的應用研究[J].華東電力，2012，40（09）：1571-1575.

[3]劉剛，陳榮鋒，莫蕓.10kV架空配電線路避雷線架設高度的探討[J].電瓷避雷器，2012（04）：33-38.

[4]羅大強，唐軍，許志榮，陳德智.10kV架空配電線路防雷措施配置方案分析[J].電瓷避雷器，2012（05）：113-118.