10kV～35kV配電架空線路防雷研究與防雷設計

李亞紅

漯河供電公司，河南漯河 462000

1 現狀及存在問題

目前，10kV～35kV配電線路防雷擊的措施有：1）選擇合理的線路路徑；2）提高線路的整體絕緣水平；3）降低接地裝置的接地電阻；4）裝設架空地線；5）裝設線路避雷器。35kV線路防雷普遍采用在變電站進出線架設1.5km左右的架空地線以及在線路上裝設避雷器，10kV線路設備的防雷則基本依賴于裝設避雷器，所采用的裝設方法，均為避雷器直接與帶電導線相連接。因此，不可避免的存在各種問題和缺陷：一是避雷器直接與帶電導線相連接，避雷器長期帶電運行而加快老化；二是由于避雷器帶電運行，需要作定期的預防性試驗，避雷器停電拆裝即減少了電力企業的供電量和浪費大量的人力物力，又嚴重影響了廣大用戶正常的生產、生活用電秩序；三是需要在每處裝設避雷器的桿塔上，安裝接地裝置，給供電部門增加了材料投資和向當地賠償等的費用；四是避雷器上下端都要接線，安裝維護麻煩。

2 研究解決重點

1）本文旨在針對上述配電網防雷保護現狀及存在的問題和缺陷，緊密結合當前電力生產和建設中的新課題，收集整理各種數據和資料，分析原因，總結經驗，探索雷電規律，研究設計，制造一種結構簡單，經久耐用，造價低廉，不與帶電導線連接，不需要重新安裝接地裝置的非接觸式防雷擊裝置，解決因雷電對配網線路造成的危害。

2）本研究以漯河供電公司轄區35kV漯萬線為重點，據作者調查，該線路為農村偏遠的35kV萬金變電站提供電源，由220kV漯河變電站送出，全長14.64km，導線型號為LGJ-95的裸體線，1998年建成投運，目前，所帶35kV萬金變電站裝備容量為2×8000KVA。該線路呈現以下幾個特點：供電半徑大、導線截面小、路徑復雜、跨越多（跨越漯河鬧市區人民路、京珠高速公路、洛南高速公路、洛阜鐵路），特別是途經鄧襄鎮、萬金鎮長達8.9km雷電活動頻繁的地區，每到雷雨季節，不斷發生雷擊跳閘事故，特別是2009年8月份連續發生兩次雷擊斷線惡性事故，由于持續降雨給線路搶修帶來很大困難，造成長時間大面積停電，嚴重威脅電網的安全穩定運行。

3 防雷擊裝置設計方案

本防雷裝置設計方案為“非接觸式10kV～35kV配電線路防雷擊裝置”，其裝置包括：避雷器、引弧電極、連接板和橫擔組成。

1）避雷器采用復合外套金屬氧化物避雷器；

2）引弧電極采用不銹鋼合金鑄件，呈弧形狀，其上端通過連接板與避雷器連接在一起，下端與導線之間保持80mm～130mm的距離，形成放電間隙；

3）橫擔用U型螺絲固定在電桿上，緊靠線路絕緣子橫擔下邊。若在角鐵塔上使用可利用塔撐用來固定本裝置；

4）避雷器其上端固定在橫單或塔撐上，下端連接引弧電極，雷電過電壓作用時，在導線和引弧電極之間形成放電間隙，把雷電過電壓通過避雷器及自然接地體泄入大地，從而保護線路絕緣子不被雷電擊毀和有效防止雷擊斷線事故的發生。因而該裝置可以裝在變電所的出線側，用來限制從線路來的雷電侵入波對變電所設備的危害，也可裝在雷電活動頻繁區域的桿塔上及重要跨越線路的桿塔上；

5）由于避雷器本體在電網正常運行時不承受系統電壓和操作過電壓，因而能有效減少維護成本，增強可靠性和使用壽命。

4 本裝置具體安裝實施方式

以下以35kV漯萬線安裝實例，進一步介紹本裝置的具體安裝實施方式：

1）該非接觸式配電線路防雷擊裝置主要由引弧電極1、連接螺栓2、連接板3、連接螺栓和螺母組件4、避雷器5、固定螺栓和螺母組件6和橫擔7等組成；

2）該引弧電極1采用不銹鋼合金鑄件，呈弧形狀，引弧電極1中心帶螺紋孔，連接板3下端對應引弧電極1中心螺紋孔，由連接螺栓2通過螺紋孔將引弧電極1和連接板3連接固定在一起，用連接螺栓和螺母組件4通過連接板3側面的連接孔將連接板3固定在避雷器5下端的接線板上，使引弧電極1與避雷器5形成一個固定的防雷擊裝置整體，然后，將該防雷擊裝置整體的上端用固定螺栓和螺母組件6將其固定在橫擔7上的一端，采用U型螺栓和螺母組件將橫擔7安裝固定在電桿上，應使防雷擊裝置整體與導線垂直安裝，讓其下端引弧電極1的弧形中心正對導線，并與此保持80mm～130mm的距離，該距離可通過固定在電桿上的橫擔7的高低進行調整；

3）引弧電極呈弧形狀，其上端通過所述連接板3與避雷器5連接在一起，使此與導線之間形成放電間隙；

4）連接板3采用-4*40的扁鐵制成，用于連接避雷器5和引弧電極1；

5）橫擔采用∠6*63的角鋼，長度可根據電桿與導線的距離而定；

6）如果將防雷擊裝置用在角鐵塔上，可直接安裝在塔撐上。

5 該裝置試用情況

通過對漯河供電公司轄區35kV漯萬線頻遭雷電襲擊跳閘事故調查分析，研發的“非接觸式10kV～35kV配電線路防雷擊裝置”，于2010年 初在35kV漯萬線易遭雷擊的線段進行了安裝試用，自安裝運行以來，其防雷效果明顯，近3年來未發生雷擊跳閘事故，為防止雷電侵入上一級變電站，漯河供電公司均在各35kV線路出站側第一基桿塔上裝設了本裝置，同樣取得了明顯效果。

6 結論

該裝置結構簡單，造價低廉，經試運行證明，具有運行可靠，使用壽命長，免維護，能有效提高線路的耐雷程度，預防雷擊跳閘事故，提高配電網的安全可靠性，適用于雷電活動頻繁，易遭雷擊的線段以及大跨越桿塔的防雷保護。

該裝置不與帶電導線連接，不需要重新安裝接地裝置，解決了避雷器長期帶電運行易老化、接線復雜、定期的預防性試驗停電影響面大、安裝維護麻煩等問題。

該裝置可廣泛用于35kV和10kV等架空裸導線或絕緣導線配電線路，可利用桿塔自然接地放電，安裝方便、簡單、可靠，易于推廣應用。

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