10kV配電網防治雷擊現狀及解決措施研究

陳小平 李俊峰

摘 要：在10kV配電網運行管理中，雷擊過電壓因設備損壞不僅經濟損失較大，而且導致一定區域的供電停止，降低了供電可靠性，由于雷電現象的復雜性以及雷擊現場的分散性，線路及設備受雷擊的概率受多種因素影響而不確定，危害也不可避免也無法消除。因此，有必要研究10kV配電網雷擊成因和防雷措施，改進工作方法，降低雷電危害程度。

關鍵詞：10kV配電網；防治雷擊；現狀；解決措施

1 雷電的成因、主要形式及危害

雷電引起的過電壓稱大氣過電壓，它是由于電力系統中的設備、線路、建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應而引起過電壓。雷電過電壓產生的雷電沖擊波，其電壓幅值可高達1億V，其電流幅值可高達數十萬A，因此對供電系統危害極大。

雷擊過電壓的形式：一是直接雷擊。過電壓引起強大的雷擊電流通過這些物體放電入地，從而產生破壞性極大的熱效應和機械效應，相伴的還有電磁脈沖和閃絡放電。二是間接雷擊。雷電為直接擊中任何電力設備，因靜電或電磁感應產生過電壓。三是雷電波侵入。雷電沿著架空線或金屬管道侵入變電所等。

雷電有以下危害：一是雷電的機械效應。擊毀桿塔和建筑，傷害人畜。二是雷電的熱效應、燒斷導線、燒毀設備、造成火災。三是雷電的電熱效應，產生過電壓，擊穿電氣絕緣、絕緣子閃絡、開關跳閘、線路停電、引起火災、人身傷亡。

2 配電網防雷需重視和解決的現狀問題

有七個方面：一是配電網線路中間缺少防雷保護，僅兩端避雷器不能保護全長。二是避雷器質量問題，受潮、不能可靠滅弧，運行中爆炸。三是避雷器接地不良。四是弧光接地過電壓引起電網強烈震蕩，3.5倍電壓，避雷器爆炸。五是柱上斷路器和隔離刀閘缺乏防雷保護。六是多回路同桿架設，雷擊電弧波及同桿線路短路接地。七是臺區配變避雷保護高、低壓側配置不全或不合格。

3 配電網不同區域雷害防治措施

3.1 變電站出線端防治措施

一是在龍門架附近加裝雷擊浪涌保護器。10kV配電網的雷擊過電壓的物理特點具有能量大、峰值高等特點，對于變電站10kV開關柜的危害和破壞能力較大，往往會沖擊到主變低壓側，或者因10kV開關柜因雷擊發生內部故障，重合閘動作合閘到故障開關柜，引起主變低壓側近端短路，直接引起主變跳閘。因此在入口端加裝浪涌保護器，以保障線路電源端的抗雷擊能力。在安裝浪涌保護器后，雷擊電波在配電線路的電能傳播中也依然可能含有較高的高頻分量或能量，仍存在對電源系統的危害，如果加裝LC低通濾波器、壓敏電阻，可以進一步提高對雷擊電波中能量的吸收效果。二是在變電站出線一號桿、電纜與龍門架的連接處等電源近端位置，加裝避雷器（電纜頭兩端按規程必須可靠運行避雷器），進一步吸收線路側傳來的雷擊能量。實際中，僅靠開關柜內部的避雷器，起到的防雷作用很不明顯。檢修起來因停電計劃等也很麻煩。電纜線路如果遭受雷擊，容易三相短路引起更大的短路電流。配電部門要加強專線用戶或專變用戶的防雷設施巡查和隱患治理。

3.2 線路段防治措施

一是在配電線路中合理加裝避雷線。10kV架空配電線路必須在進線段加設1-2kM的避雷線，以達到增強進線保護的作用。主要是線路用的絕緣子和避雷針，在遭受較強雷擊時，很難起到有效防護的效果。二是使用鋼筋混凝土電線桿，保證配電線路的自然接地、中性點非直接接地。三是在較高地勢及已出雷害區域的線路上上加裝接地保護間隙。四是更換安裝支柱式絕緣子和瓷橫擔。四是裝設線路智能開關，起到保護跳閘并有自動重合閘功能。五是對架空絕緣線路，可以在配電線路的絕緣子處將部分絕緣層剝離，并安裝經過質量檢驗的防弧金具，以保證雷擊過電壓僅是在絕緣子鐵腳與防弧金具之間出現閃絡現象，并且保證工頻短路電弧持續在弧根固定，將燃燒現象控制在防弧金具上，以避免配電線路較長的導線被燒毀。六是采用跌落式無間隙金屬氧化物避雷器，避雷器出現異常放生故障時，能迅速動作，指示明確有利于巡視。同時校驗避雷器不需停電，裝取方便。七是在配電線路分支節點安裝線路故障指示儀器，能快速查出故障，雷擊也能反映出。

4 電纜分支箱的防雷保護

隨著國網系統創一流供電企業、科技進步企業、調配一體化、調控一體化等建設，在10kV電網中，電纜線路、電纜分支箱、環網柜等在配電線路中的設備數量逐漸增多，其防雷問題也逐漸線路出來。在10kV配電網的供輸電系統中，感應雷擊過電壓必須采取有效的抑制措施，不然可導致電纜分支箱的嚴重破壞。常用有效措施在電纜分支箱加裝氧化鋅避雷器。安裝位置根據實際情況和柜構造，可以在配電柜、電纜每個間隔單元安裝避雷器，雖然提高配電線路的防雷擊能力，但是由于避雷器數量過多，也會降低系統的安全隱患有一定的成本投入。避雷器的安裝位置應經過專業的測量和設計，可咨詢廠家，合理控制相鄰避雷器的安全距離，以保證預期的防雷效果。

5 加強對防雷效果的檢查

在日常檢查中，尤其是雷擊天氣過后，如果發現配電線路的抗雷擊性能較差，出現絕緣擊穿、絕緣斷裂等情況，絕緣子可以更換為高一等級的絕緣子，如P15改為P20雙層防污型。在戶外安裝瓷橫擔的方法、加裝線路避雷器也可以提高絕緣的防雷擊能力。

10kV架空線路接地連接線及接地體的接地電阻應符合規范，可以采取增加地下接地體設置、使用長效降阻劑降低土壤電阻率的的方法改善。避雷器運行標準應要求達到避雷器上、下引線連接良好，引線與構架、導線的距離符合規定。接地電阻滿足要求。柱上開關、隔離開關和熔斷器防雷裝置的接地電阻，不應大于10Ω。防雷設備的接地引下線要用圓鋼或扁鋼，截面積不得小于45平方毫米，要進行焊接，有相色標示的防銹漆，防止連接處銹蝕和地下部分銹蝕開路。

定期進行防雷和接地裝置的巡視測試。防雷裝置應在雷雨季節之前投入運行。接地電阻的測量周期：柱上變壓器、配電室、柱上開關設備、柱上電容器設備的接地電阻測量應每兩年進行一次，其他設備的接地電阻測量每四年進行一次，接地電阻測量應在干燥天氣進行?？側萘?00kVA及以上的變壓器，其接地電阻不應大于4Ω，每個重復接地裝置的接地電阻不應大于10Ω，總容量100kVA以下的變壓器，其接地電阻不應大于10Ω。配電室接地裝置的接地電阻不應大于4Ω。有避雷線的配電線路，其桿塔接地電阻不宜大于下列數值：土壤電阻率ΩΜ？芨100，工頻接地電阻10Ω；土壤電阻率ΩΜ100-500，工頻接地電阻15Ω。

巡視內容主要有七個方面：一是避雷器外觀有無破損、開裂，有無閃絡痕跡，表面是否臟污。二是避雷器上下引線連接是否良好。引線與構架、導線距離是否符合規定。三是避雷器支架是否歪斜，鐵件有無銹蝕，固定是否牢固。四是帶脫離裝置的避雷器是否動作。五是防雷金具等保護間隙有無燒毀痕跡、銹蝕或被外物短接，間隙距離是否符合規定。六是接地線和連接體的連接是否可靠，接地線絕緣護套是否破損，接地體是否外露地面、嚴重銹蝕，在埋設范圍有無取土開完的土方工程。七是接地電阻是否滿足規定要求。

最后，整體上講，防雷措施基本手段就是遮蓋、堵截、重合閘、絕緣水平提高等，同時做好運行維護和測量工作。