10k V配網線路的防雷措施研究

曾 挺

（廣東電網有限責任公司陽江陽春供電局，廣東 陽春529600）

1 10 kV配網線路雷擊隱患分析

10kV配網線路遭遇雷擊的隱患是普遍存在的，而且危害極大，雷擊隱患大多是由以下幾個原因引起的。

1.1 10kV配網線路的設備安裝不符合規定

目前，10kV配網線路仍存在鐵桿、開關安裝不合格的現象。有許多接地圓鋼等焊接問題以及接地網不能每年都得到修復，這就導致配電線路非常容易遭受雷擊[1]。與此同時，10kV配網線路安裝的避雷器質量十分差，有可能在長時間的雷電沖擊下，避雷器已經失去了它的作用。這樣的防雷裝置難以抵擋雷電災害。

1.2 10kV配網線路的防雷設計很簡陋

與220kV等其他高壓等級線路的防雷設計相比，10kV配網線路的防雷設計非常簡陋，當出現同等級的雷電時，由于低防雷設計的固有缺陷，防雷設計較低，因此會使得10kV配網線路很容易發生雷電災害。

1.3 10kV配網線路的針形絕緣子的耐壓性能比較低

與高壓等級線路不同的是，針形絕緣子的阻線跨度一般比較大，在雷電等惡劣的自然環境因素下具有顯而易見的優勢。即便如此，這種絕緣子也有本身的缺點，例如，當它的內部發生故障時，仍可能正常運行，因此很難發現故障，線路受到的雷害隱患也沒有辦法及時消除。

另外，對10kV配網線路中避雷器塔等的安裝不合格以及避雷器的質量不合格也會造成遭雷擊隱患的存在。

2 10 kV配網線路防雷具體措施

通過了解配網線路可能發生遭遇雷擊事故的狀況以及過程，因地制宜地對配網線路進行防雷保護，提升配網線路的防雷水平，降低配網線路的跳閘率。

2.1 設置避雷線路

這是最基本、最有效的保護措施。在雷擊中導線時，可能引起線路絕緣閃絡。所以，我們需要盡可能地避免雷直接擊中導線，減少鐵塔的雷擊電流。可以通過架設避雷線，在塔頂架設地線，將導線覆蓋，并把雷擊電流引入地面的方式，從而降低配網線路的功率感應損耗，以此來延長線路的使用壽命。在架設避雷線時，要掌握導線的角度，尤其是在雷電多發的山區，采取小點的保護角度。另外，還需要對導線的材質、形狀等因素進行綜合性的考察。此外，避雷針等防雷裝置也可以組合在一起使用，但是因為避雷針增加了配網線路的雷擊范圍，其使用價值遭受到質疑，所以我們需要謹慎地進行使用。

2.2 降低桿塔接地電阻

這樣可以有效地避免配網線路中的雷電反擊。在配網線路的建設過程中，首先要做的是對土壤進行嚴格的電阻檢測，并對土壤導電離子、含水程度、密實度、溫度、土壤質量、降水量等因素進行綜合性的考察。當土壤受到的阻力較大時，可考慮采取以下措施：

（1）用低電阻土壤代替接觸塔桿的高電阻土壤。

（2）在塔的連接處埋設電阻力較小的土層。

（3）經過引出線把桿塔接地體引入旁邊低電阻的土壤中。

（4）在桿塔的連接處放置化學減阻劑和其他物質，用來降低土壤的阻力。

（5）增加交界處土壤含水量。

（6）使用多個輻射水平接地體。在雷擊頻繁發生期或氣候干燥時，鐵塔的工頻接地電阻不應超過表1所示。

表1 配網線路鐵塔工頻接地電阻

2.3 設置耦合地線

當桿塔接地電阻不能有效降低時，如地形地貌等自然環境因素以及人為因素無法克服時，可采用在導線的下面設置地線的辦法。通過增大避雷器與導線之間的耦合作用，可以減少絕緣子串的過電壓，起到分流雷擊電流的作用，減小塔頂的電位，減小線路的反擊跳閘率[2]。這主要是對頻繁遭受雷擊地段所采用的搶救措施，對減小雷擊跳閘率有非常明顯的效果，經過充分的試驗表明能夠降低50%左右。除此之外，還需要充分地考慮齒輪與中心耦合地線的距離以及導線之間的最大弧垂的間距。

2.4 不平衡絕緣的使用

伴隨著配網線路的不斷完善，線路占地的問題也隨之日益突出。為了提高桿塔的作業效率，許多高壓、特高壓線路采用了同桿雙回線架設的方式。在一般防雷措施不能滿足配網線路遭雷擊時雙回路同時跳閘的前提之下，需要考慮使用不平衡絕緣。也就是說，兩個回路的絕緣體數量不同，可以同時降低跳閘率，以保證連續供電。當兩個回路的絕緣子個數不抽樣時，雷擊配網線路時片數較少的回路先閃絡，閃絡后的導線在其中起到地線的作用，以改善對另一回路的耦合效應，提高其耐雷性，使閃絡現象不再發生，配網線路可以持續穩定工作。這兩條線路的絕緣體數量差別最大，應根據實際情況確定。一般來說，兩相之間的線電壓是根號3倍的相電壓幅值的實際效果較好，若相差過大，則可能導致線路跳閘率的增加。

2.5 中性點不直接接地，可利用消弧線圈的接地辦法

消弧線圈能夠降低沖擊閃絡，穩定工頻電弧率，降低雷擊跳閘率[3]。配網發生單相短路時，消弧線圈的電感電流和電容電流會聚并補償，以減小電流，防止弧光過零再燃，降低高幅值發生的概率，減少故障點的熱損傷，避免事故擴大。在配網線路穩定運行時，需要保證固定消弧線圈在全補償或接近全補償狀態下工作，并在接地故障發生前將消弧線圈調整到全補償狀態，以便進行故障處理。消弧線圈有氣隙式、匝式、電容式、晶閘管式等。氣隙式噪聲大，調節精度差，過電壓等級高，不能與功率方向單相接地選線裝置同時使用，實用性低。采用匝式調節開關改變工作繞組的匝數來調節電感，降低了使用時的噪聲，但補償效果減弱，且過電壓等級高，串聯電阻易導致爆炸事故的發生，而且安裝也比較復雜和繁瑣。電容調節式可調節二次側電容的電容電抗，改變二次側的電感電流。晶閘管導通角可在0°-180°的范圍之內變化。高短路阻抗變壓器的一次繞組用作工作繞組接入配網的中性點，使二次繞組作為控制繞組由兩個反向晶閘管短接，補償精度范圍大，工作穩定性高。

2.6 避雷器安裝

避雷器主要有管式和閥式兩種，根據需要的不同選用不同的型號。管式避雷器能有效地處理因放電間隙不能熄滅工頻續流而造成的供電問題，是線路中常用的避雷器[4]。由于在噴射過程中管子避雷器會引起很大的振動，所以應將其固定牢固，通常是在封口處固定。除此之外，應盡量避免射流相互作用引起的短路。閥式避雷器的使用應控制額定電壓、滅弧電壓、沖擊放電電壓等事項，FSⅠ型一般用于10kV及以下的如電纜頭、隔離開關等配電設備中，其結構簡單，無并聯電阻，成本低，保護性能有限。FZ具有并聯電阻，保護性能好，一般用于3-220kV電氣設備。FCD具有并聯電阻和并聯電容，其保護性能更為突出，特別適用變電站等高壓電器。安裝避雷器時，首先要檢測電壓等級是否與被保護設備一致，掌握線間距。具體參考距離見表2。

表2 線電壓和設備電壓最小距離參考表

選用10kV配網線路避雷器時，可選用氧化鋅避雷器。這是因為氧化鋅避雷器具有許多優勢，在防止10kV配網線路雷擊跳閘事故等方面優勢明顯。氧化鋅其自身屬性具有非線性伏安特性，它能使流過避雷器的電流在正常工作電壓下很小，但當過電壓動作時，電阻會急劇下降，從而使電壓能量得以釋放，達到良好的保護效果。而這種避雷器不同于傳統的避雷器，其不存在放電間隙，只需要運用氧化鋅的非線性特性就可以起到放電和分斷的作用。

2.7 加強絕緣，降低絕緣閃絡

強化保溫有三種結構形式，如雙重保溫、強化保溫和替代整體保溫。可通過改變絕緣子個數、采用大爬距申報絕緣子、增加塔頂空氣間距等方法增大線路絕緣性，提高配網線路的防雷水平和運行安全性。然而，由于使用的局限性，它們大多被用作保護配網線路的后備措施。

2.8 安裝自動重合裝置

當配網線路被雷擊停止運行時，應使用自動重合裝置，使線路能正常運行[5]。由于線路絕緣具有自恢復性能，大部分雷擊引起的閃絡和工頻電弧在線路跳閘后會自動清除干凈，絕緣性能會很快恢復。

2.9 因地制宜，靈活應對地形、地貌、氣候等自然因素，在與自然和諧相處的前提下，充分利用科技改造自然

在架設鐵塔時，應特別注意山體、盆地、海岸等地形，仔細觀察地貌和地質，綜合考慮會影響配網線路中雷擊的情況。估算了配網線路的最大抗雷擊值和雷擊可能產生的最大雷電電壓，特別是在雷電季節的枯水期。在配網線路設計中，應考慮雷擊的影響，在線路走向、塔型等環節實現效益的最大化。

3 10 kV配網增設線路避雷器的優點

線路避雷器具有箝電位的功能，對電阻的要求不是很嚴苛，在山區等地應用效果是比較好的，因此它的防雷效果很好。從本文的分析中可以看出，塔頂電位及桿塔接地裝置的沖擊接地電阻有著非常重要的作用，通過加強接地設置可以提高配電線路的安全性[6]。沖擊接地電阻結構越小，作用在絕緣子串上的電壓就會越小，因此，出現閃絡的概率就會越小。因此，在接地線的設計過程中，沖擊接地電阻是至關重要的。

4 結束語

10kV配網線路由于自身和外界因素的影響，非常容易遭受雷擊，其不僅能夠破壞設備線路，還會阻礙供電系統的正常運行，給人們的生產及生活方面帶來很多不便，對經濟的發展影響嚴重。所以，應該注重10kV配網線路的防雷保護，合理安裝避雷器不僅可以減少雷擊引起的電荷，而且可以有效降低跳閘次數，降低雷擊事故的發生。各種防雷措施都有本身的針對性，所以當線路被雷擊導致跳閘時，要找出原因，然后采取相應的措施，才能達到真正的防雷效果。綜上所述，應采取多種手段對10kV配網線路的防雷工作開展保護和補救，確保供電和輸電，確保廣大人民群眾的生命財產安全。