關(guān)于10kV配電線路防雷保護(hù)間隙的設(shè)計(jì)探討

秦國慶

摘要：我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開電力資源的支持，并且隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)速度的加快，對(duì)電力資源的需求有所增加，10kv配電線路在人們?nèi)粘Ｉ钪械慕ㄔO(shè)和應(yīng)用越來越廣泛，隨著10kv配電線路的增多，其防雷問題也得到了人們的廣泛重視，針對(duì)10kv配電線路防雷保護(hù)間隙的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行分析和探討，以提高線路防雷功能，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：10kv配電線路;防雷保護(hù)間隙;設(shè)計(jì)

自改革開發(fā)以來，我國電力領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展，配電網(wǎng)工程建設(shè)增多，建設(shè)規(guī)模也越來越大，隨著10kv配電線路分布越來越廣泛，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，防雷難度有所提升。尤其是架空線路雷擊問題，為了降低雷擊損耗，對(duì)10kv配電線路防雷保護(hù)間隙的設(shè)計(jì)進(jìn)行了進(jìn)一步的分析和探討。

一、10kv配電線路防雷保護(hù)間隙設(shè)計(jì)需求

（一）線路地理位置不適合安裝防雷保護(hù)裝置

10kv配電線路有絕緣裝置的保護(hù)作用，但是受到一些因素的影響，保護(hù)裝置無法正常發(fā)揮效果，就需要有其他保護(hù)裝置的保護(hù)作用，以避免雷電對(duì)線路產(chǎn)生的不利影響。比如線路建設(shè)在環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的位置如山區(qū)等，這部分地區(qū)對(duì)防雷設(shè)施有較高的要求，如果難以尋找到合適的防雷設(shè)備安裝地點(diǎn)，則防雷設(shè)施無法發(fā)揮出其應(yīng)用的效果。在架空線路中，防雷保護(hù)裝置的作用是有限的，保護(hù)作用發(fā)揮的三種類型分別是：避雷針等對(duì)雷電的屏蔽作用、提高導(dǎo)線的絕緣能力以提升對(duì)雷擊的抵抗水平、轉(zhuǎn)移閃絡(luò)點(diǎn)，避免開關(guān)跳閘。當(dāng)以上三種措施均不能發(fā)揮作用時(shí)，需要進(jìn)行防雷保護(hù)間隙的設(shè)計(jì)以降低雷擊損害。

（二）絕緣子作用失效

絕緣子在長時(shí)間的使用之下，長期暴露于空氣中會(huì)導(dǎo)致作用失效，各種塵埃、分子結(jié)構(gòu)等在絕緣子表面附和，使絕緣子原有的絕緣功能減弱，一旦遇到雷雨等惡劣天氣，雨水淋濕絕緣子表面物質(zhì)，雷擊下就會(huì)發(fā)生污閃，絕緣子的絕緣效果消失。

（三）配電線路有電擊影響

在一些特殊地區(qū)，10kv配電線路受到雷擊的影響較大，雷擊可能會(huì)對(duì)線路整體造成較大的損害，所以需要進(jìn)行防雷保護(hù)間隙的設(shè)計(jì)。選擇相應(yīng)的防雷技術(shù)的同時(shí)，避免閃絡(luò)等問題的發(fā)生，用以維持整個(gè)供電系統(tǒng)運(yùn)行的正常。

二、10kv配電線路防雷保護(hù)間隙設(shè)計(jì)分析

雷電在瞬間對(duì)電力線路造成的損害是巨大的，雷電過電壓擊穿電力線路的絕緣層，線路絕緣功能急劇降低，導(dǎo)致線路在持續(xù)的工頻短路電流電弧作用下，雷擊位置弧根燃燒，導(dǎo)線被燒斷。一般情況下，一旦線路中絕緣子被破壞，斷路器會(huì)發(fā)揮作用，切斷電弧。基于此，為了避免雷電對(duì)配電線路造成的損害，需要在防雷設(shè)施建設(shè)時(shí)對(duì)防雷保護(hù)間隙進(jìn)行明確的制定。

當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，沖擊空氣簡析所需要的時(shí)間，與線路的保護(hù)間隙結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)系，也與電壓大小有關(guān)。如果雷擊過電壓呈逐漸升高的趨勢，則空氣間隙擊穿的幾率也有所提升，當(dāng)電壓上升至一定的數(shù)值，空氣間隙則會(huì)被擊穿。絕緣擊穿情況影響10kv配電線路的運(yùn)行穩(wěn)定性，這是有操作過電壓決定的，操作過電壓產(chǎn)生于電容元件和電感元件中，如果電力元件在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常，則電容元件和電感元件會(huì)轉(zhuǎn)換電源能量，產(chǎn)生大于供電電壓的操作過電壓。一旦操作過電壓發(fā)生，右波前時(shí)間會(huì)發(fā)生空氣間隙擊穿，隨著保護(hù)間隙數(shù)值的增大，擊穿電壓最小值所對(duì)應(yīng)的波前時(shí)間也會(huì)隨之增大。對(duì)10kv配電線路進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，保護(hù)間隙有柱形和兩種形式可以選擇，圓形間隙是在絕緣體成環(huán)狀的基礎(chǔ)上完成的，兩個(gè)絕緣體構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在配合的作用下，形成保護(hù)間隙，這一過程中需要注意的是，兩個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)之間需要保持一定的距離，這種保護(hù)間隙形式能夠起到一定的平衡絕緣效果。柱形結(jié)構(gòu)則是由兩個(gè)圓形結(jié)構(gòu)組成的柱形電極結(jié)構(gòu)，電極之間也需要保持一定的間距，在圓形結(jié)構(gòu)上方設(shè)置有球電極間隙，主要由兩個(gè)金屬電極制成。計(jì)算絕緣子串電壓需要相關(guān)軟件的輔助作用（ANSYS），在軟件良好的分析和處理之下，構(gòu)建出一個(gè)電磁場分析模型，最后得出準(zhǔn)確的電磁場量結(jié)果。泊松方程能夠計(jì)算絕緣子串電壓，輔助計(jì)算保護(hù)間隙絕緣子串，最終得出間隙數(shù)值，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)間隙數(shù)值，達(dá)到良好的保護(hù)作用。

三、結(jié)束語

綜上所述，為了提高10kv配電線路的防雷功能，需進(jìn)行線路的防雷保護(hù)間隙設(shè)計(jì)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，利用現(xiàn)代技術(shù)的輔助作用，結(jié)合各方面影響因素，準(zhǔn)確計(jì)算出合理的防雷保護(hù)間隙數(shù)值，以提高10kv配電線路的防雷能力，避免雷擊對(duì)供電系統(tǒng)造成的損害，為人們提供穩(wěn)定的電力資源。

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（作者單位：南京華東電力設(shè)計(jì)研究院有限公司）