10千伏配電線路防雷措施初探

王凱

【關(guān)鍵詞】10 千伏;配電線路;防雷設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段我國(guó)居民的經(jīng)濟(jì)水平始終處于不斷提高的過(guò)程當(dāng)中，最直觀的表現(xiàn)就是人均生產(chǎn)總值提升十分明顯。對(duì)于10kv配電線路來(lái)講，其絕緣效果一般，且配電網(wǎng)組成復(fù)雜，在雷電發(fā)生時(shí)，受到破壞的概率很高，為提升這種線路的壁壘性能，供電企業(yè)的設(shè)計(jì)運(yùn)維人員需要盡可能對(duì)線路當(dāng)中存在的問(wèn)題提高重視程度，保障人們?cè)谏钪杏秒姼臃判摹?/p>

一、雷擊故障特點(diǎn)

（一）分布區(qū)域性

實(shí)際上雷擊故障難以找到規(guī)律，技術(shù)人員面對(duì)這種明顯的隨機(jī)性，可以選擇以預(yù)防為主展開(kāi)工作，掌握雷擊故障多發(fā)位置之后，研究雷擊空間并進(jìn)行預(yù)防。如：某地區(qū)的10kv配電網(wǎng)故障分布細(xì)節(jié)如圖1所示。

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圖1當(dāng)中的紅色部分就是雷擊故障點(diǎn)，顯然故障位置在西部的空曠地區(qū)更加密集，尤其是與東部相比，這種情況十分明顯。且根據(jù)地圖分析，雷擊故障點(diǎn)在空曠和水域發(fā)達(dá)的地區(qū)更加集中。對(duì)于10kv配網(wǎng)架空線路來(lái)講，桿塔高度通常會(huì)控制在12m左右，同時(shí)其周邊樓層比較高的樓房也能夠屏蔽10kv線路。若配電線路假設(shè)在比較廣闊的位置，就會(huì)失去大部分的屏障以及保護(hù)，也會(huì)明顯提升雷擊事故發(fā)生的概率。同時(shí)雷電活動(dòng)和災(zāi)害發(fā)生的原因，與分布線、地形等相關(guān)因素之間的關(guān)系比較密切，可以以此為切入點(diǎn)展開(kāi)控制工作。

（二）時(shí)間集中性

雖然雷擊事故的規(guī)律很難掌握，但根據(jù)分析也能明確故障的空間分布特點(diǎn)規(guī)律性比較明顯，同時(shí)雷擊事故以及配電線路的跳閘概率也有規(guī)律。某電力部門(mén)根據(jù)當(dāng)?shù)?月6-25日之間的10kv配電線路故障相關(guān)情況分析，當(dāng)?shù)匕嗽碌?-25日之間大多數(shù)天氣屬于雷暴天氣，顯然產(chǎn)生故障時(shí)間集中的主要原因就在于此，需要工作人員找到容易產(chǎn)生雷擊跳閘事故的時(shí)間段，并提前做好預(yù)防措施，投入相應(yīng)的人力和物力等，對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的穩(wěn)定性提供保障。

（一）線路直擊雷跳閘率

在對(duì)直擊雷的耐雷水平進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，技術(shù)人員需要根據(jù)往常的管理工作落實(shí)細(xì)節(jié)展開(kāi)工作，同時(shí)對(duì)于10kv配電線路雷擊，波阻抗固定的取值可以確定在335Ω，計(jì)算公式可以使用彼得遜法則，內(nèi)容如下：

實(shí)際上我國(guó)除了西北部的邊遠(yuǎn)地區(qū)之外，其余地區(qū)的雷擊線路雷電流幅值概率都能夠用如下公式進(jìn)行表述：

使用上述公式計(jì)算之后，工作人員就能夠掌握直擊雷耐雷擊水平，再配合微分計(jì)算的方式計(jì)算雷電流概率幅值密度即可，函數(shù)表達(dá)方式如下：

（二）感應(yīng)雷跳閘率

在雷雨云放電的過(guò)程當(dāng)中，其附近的線路先導(dǎo)通道內(nèi)負(fù)電荷會(huì)被中和，最終形成的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生明顯的降低變化，正電荷釋放速度加快，導(dǎo)線兩端移動(dòng)最終也就會(huì)形成感應(yīng)雷電壓。在這樣的背景下，桿塔周邊的電磁場(chǎng)會(huì)逐漸強(qiáng)大起來(lái)，這會(huì)引發(fā)電壓變化，這期間靜電感應(yīng)電壓以及電磁感應(yīng)電壓也會(huì)相互疊加，最終產(chǎn)生明顯的過(guò)壓現(xiàn)象。其具體計(jì)算公式如下：

當(dāng)雷電擊打在地面位置，則會(huì)產(chǎn)生明顯的感應(yīng)雷電壓，這時(shí)的感應(yīng)過(guò)電壓用公式表示如下：

（一）避雷器優(yōu)化安裝

1、安裝點(diǎn)

雖然配電線路很容易被雷擊故障影響，但行業(yè)內(nèi)已經(jīng)整理出了針對(duì)這種故障將對(duì)危害的具體方式，其中最經(jīng)濟(jì)有效的方式就是避雷器設(shè)備的安裝。當(dāng)下行業(yè)當(dāng)中投入使用的避雷器，其保護(hù)范圍已經(jīng)能夠達(dá)到180m左右的范圍。

避雷器的安裝在一定程度上減少了電纜、柱上開(kāi)關(guān)等設(shè)備受到雷電比入侵的可能性[1]，同時(shí)也能減少設(shè)備損壞導(dǎo)致的停電事故產(chǎn)生的概率。但難以避免的是部分雷擊風(fēng)險(xiǎn)較大的地區(qū)依舊經(jīng)常產(chǎn)生故障。

在避雷器安裝時(shí)，需要注意的要點(diǎn)有三方面，首先是對(duì)于山頂位置的桿塔，需要安裝的是線路避雷器，而山腰位置的桿塔[2]，則要在山腳安裝避雷器。其次是在輸電線路周邊的1.2km之內(nèi)，若有高大樹(shù)木和信號(hào)塔等設(shè)施，則要在特定區(qū)域內(nèi)安裝避雷器。最后是在雷電定位系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)工作落實(shí)過(guò)程中，需要在密度太大的位置安裝避雷器。

2、安裝密度

如：某地區(qū)參與構(gòu)建模型的參數(shù)數(shù)值如下，桿塔高點(diǎn)為12m，線路檔距為50m，同時(shí)導(dǎo)線弧度能夠忽略不計(jì)，但若桿塔橫擔(dān)的長(zhǎng)度固定數(shù)值為1m，則技術(shù)人員需要選擇雷電沖擊閃絡(luò)電壓為200kv的絕緣子串使用。

（二）降低接地電阻

常見(jiàn)的接地電阻降低措施以當(dāng)?shù)貫槔?，?dāng)?shù)氐闹胁亢湍喜康貏?shì)比較平坦，且基本是由沖積河流組成，土壤厚度在20-30m之間，由于電阻率較低，因此降低電阻工作落實(shí)難度不大。

在通常情況下技術(shù)人員會(huì)選擇避雷器和桿塔接地配合，當(dāng)接地電阻處于地位狀態(tài)時(shí)，桿塔不共地時(shí)雷電流泄放量高于不共地條件。在安裝避雷器設(shè)備時(shí)，需要注意考慮的還有土壤當(dāng)中的電阻率，若數(shù)值比較小，則能夠直接接地，而反之就要配合使用避雷器以及桿塔。

綜上所述，在10kv配電線路結(jié)構(gòu)當(dāng)中，其工作原理比較復(fù)雜，因此發(fā)生事故的頻繁程度也很高，相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)線路進(jìn)行保護(hù)的過(guò)程當(dāng)中，需要加大力度檢驗(yàn)線路結(jié)構(gòu)當(dāng)中的不合理之處。對(duì)性地落實(shí)的落實(shí)解決方案，最終減少線路配電過(guò)程中的能源浪費(fèi)情況，原則就是以預(yù)防為主。