配電網電壓等級由10kV升壓至20kV防雷問題分析

王世登覃現

（1.金城江供電公司 2.東蘭供電公司）

配電網電壓等級由10kV升壓至20kV防雷問題分析

王世登1覃現2

（1.金城江供電公司 2.東蘭供電公司）

隨著城市供電需求的不斷增大，對電力負荷密度和供電范圍的需求不斷加強，10kV配電網容載比越來越難以滿足目前的供給需求，升級為20kV電壓是順應趨勢滿足經濟發展需求。將電壓升級為20kV的狀態下該如何防雷也是配電網電壓工作中需要重視的問題。

防雷；配電網；升級

由于我國目前大部分地區仍是10kV的配電網壓，沒有太多關于20kV配電網使用經驗，由于系統電源220kV和部分110kV還是使用的架空線，所以使用20kV的變壓器和側變壓器還是能感應到高、中壓感應過來的過電壓威脅。因此防止大氣過壓電措施是配電網安裝中不可忽略的問題。在國內使用已久的避雷方案有兩種：加裝防弧金具和安裝避雷器。隨著配電容量的升級，僅靠傳統的方法難以避免配電線路不受雷電的損害。通過我國科研人員對防雷技術的不斷研究，通過對可執行性，實用性和經濟性的不斷比較，從國外引進了絕緣導線防雷的方案。以上方案均有不完善的地方，比如有的成本高，有的對產品的工藝要求高目前無法達到等。本文針對這個問題，就避雷器的選擇參數、防弧安裝問題、屏蔽安裝問題作出如下分析。

1 以上關于避雷器參數的選擇

1.1 20kV氧化鋅避雷器額定電壓的選擇

額定電壓是可以通過避雷器點子間的最大工頻電壓的有效值[1～2]。他表明的是避雷器在的運行參數，不能代表系統的標稱電壓。實驗顯示在滿足絕緣配合要求的情況下，額度電壓越強的其動作負載能力越強，而過低的額度電壓值，會縮短避雷器的使用壽命。使用在符合絕緣要求的情況下，盡量選擇較高的額定電壓。

1.2 氧化鋅避雷器的持續電壓的選擇

根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》（DL/620-1997）[2～4]的標準，對避雷器的持續運行電壓不能超過系統最高電壓的1.1倍。因為當系統出現單向接短路時，在短路的故障狀態下仍可以運行2h，在2h內，避雷器承受的電壓就是系統的最高電壓，因此，避雷器的電壓在26.4kV及以上最為合理。

1.3 對雷電沖擊殘壓的耐受力

根據《交流無間隙金屬氧化物避雷器的分類要求，20kV系統中標稱放電電流的沖擊波為8/20μs。因此避雷器的標稱放電流為5kV。則可以根據標稱放電電流確定雷電沖擊殘壓的確定值。它在一定情況下，與絕緣設備的全波雷電沖擊下的耐壓水平系數相配合（式中BIL為內絕緣全波額定雷電沖擊耐壓（kV），為125kV，kab為雷電沖擊的配合系數，是1.4.那么uac<89）。

2 防弧金具的安裝與選擇

防弧金具由高、低壓電極和絕緣罩三個部分組成，其中絕緣導線刺穿高壓電極連接在一起，且高壓電極上安置了絕緣罩，具有局部絕緣，安全方便等特點。

2.1 防弧金具的安裝

防弧金具能將雷擊過電壓作用下的網絡接收，能快速的定位工頻電弧的路徑[5～6]。①在環狀線路上的安裝：在環網線路上，防弧金具需安裝在絕緣導線的軸線起向兩側個剝離的絕緣層上，這樣可以保護導線避免在任何電擊的情況下灼傷。②架空絕緣線上的安裝：在距離絕緣子軸線100～120ram的范圍內，將一小段的絕緣層剝離安裝上防弧金具。如果是輻射形線路防弧金具應安裝于負荷側。

2.2 防弧金具應具備的性能

防弧金具的主要技術性能應具備以下三點要求：①能過熱穩定性實驗，熱穩定性能好。選擇兩根高壓導線，一根截取圓截面為200mm2，一根面積在70～150，熱穩定實驗中，導線在1s的通電電流分別為25kA和15kA。②防弧金具在實驗中絕緣導線能起到很好的保護作用，通過高工頻、低電流的實驗，如實驗中，大電流電弧的短路電流有效值為20.kA，時間為0.3s，實驗次數為6次。小電流電弧的短路有效值為1.5kA，時間為0.1s，實驗次數為6次。試驗后絕緣線不可以出現燒傷，絕緣罩無嚴重變形或開裂。高、低電極出出現局部燒傷屬于合理范圍內。③防弧金具能引導雷擊的沖擊穿過高、低電極構成的間隙。

3 感應雷屏蔽線在防雷中的作用和安裝方式

3.1 感應雷屏蔽線的作用

通過長期的配電實踐中，我們發現這樣一個規律，配電線路下方裝有通訊線，通常因雷擊而跳閘的機率普遍降低。說明在雷擊桿塔時候，此耦合導線起到了分流和耦合作用，使線路絕緣子兩端的電壓值大幅度的降低，等同于提高了線路的絕緣水平，減少了跳閘機率。感應雷屏蔽線比耦合地線更容易接近導線，采用的是分段接地模式，由于離絕緣導線的位置很近，可以很容易改變絕緣導線附近的電磁場。雷擊在線路附近時，能有效的降低絕緣導線上感應的雷電壓，從而改善了線路因遭雷擊引起的閃絡情況，減少了絕緣導線被雷電擊斷的概率。

3.2 感應雷屏蔽線的安裝

安裝感應雷屏蔽線時，主要有兩種排列方式：單回路三角形排列。①對同桿雙回線路排列法，利用頂相橫擔，在距離桿塔兩側桿塔20cm處分別架設GJ-35鋼絞線。②對三角形布置方式排列方式，架設鋼絞線應安裝在導線中心下方的位置。兩種方法都需綜合考慮到導線和其他配件間的位置關系和環境等因素。如地線風偏、弧垂等因素。但通常情況下，鋼絞線到導線的間距不小于30cm。由于土壤電阻率較低，導線集中接地體應采用兩根垂直接地極并聯的方式，接地電阻應不大于10Ω。且需主注意電桿均裝均要配一組接地線。

4 20kV電壓接地的方式和特點

4.1 中性不接地系統

在以純架空路線或變壓電以電纜為出口端的地區十分常見，通常系統的電容電流不超過10A。該方法的優勢是結構簡單，供電持續性好，但對設備線路的耐壓水平要求在3.5P.U極以上，故對線路的選擇要求很高。

4.2 中性點消弧線圈接地系統

常間于混合型線路的電纜，系統的電容電流范圍在10～150A之間。該方法的特點是供電連續性好，有設備線路的耐壓水平要求不高，設備的造價成本低，使用范圍廣，我國的絕大多數省份都在使用。此外消弧線圈的安全性也很高，可將單相接地故障的電流控制在最小，有效了降低了人身傷害事故的機率。

4.3 中性點小電阻接地系統

在電纜為主的地區較為常見，通常系統電容的電流大于150A。其優點是電容的容量大，對設備線路的耐壓水平沒有太高的要求，且造價成本低。是其供電連續性不穩定，勾結復雜。主要用于我國偏遠地區。

5 結束語

綜上所述，在目前，我過大部分城市的配電網電壓為10kV，有部分鄉鎮為6.6kV，甚至3.3kV。但隨著國家對城鎮一體化的建設，令居民的生活水平不斷提高，對電力的需求也不斷增長，所以升級配電網電容量成了城市化發展的突出問題，怎樣安全的將中壓配電電壓提高為20kV電壓，提高經濟效益，是升級過程中需要關注的問題。

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：1673-0038（2015）05-0138-02

2015-1-4

王世登（1972-），男，中級工程師，本科，主要從事供電企業管理工作。