10kV輸電線路防雷保護策略探析

摘 要：10kV輸電線路承擔著電流輸送的重任，是人們生活、生產正常用電的保障基礎。然而雷電的肆虐常常會導致輸電線路故障，嚴重影響了人們的工作和生活。有關10kV輸電線路防雷保護方面的研究，為輸電線路建設提供了一定的指導，其保護策略的提出具有重要的工程實際意義。本文在對雷擊對10kV輸電線路危害作出論述的基礎上，就10kV輸電線路防雷保護的現狀進行了研究和分析，并提出了一些10kV輸電線路防雷保護策略，以期降低雷擊的危害，保證輸電線路的正常運行。

關鍵詞：10kV輸電線路；雷擊危害；防雷保護策略

10kV輸電線路是電力系統的重要組成部分，其安全、穩定性對整個電力系統的運行產生了極大的影響。隨著現代科學技術的發展，越來越多的輸電線路防雷保護裝置被發明出來，如避雷針、間隙保護、電壓保護器等，為10kV輸電線路防雷保護提供了有力的技術支持和條件。但是，這并不代表我國的輸電線防雷保護已經成熟了，恰恰相反防雷保護還存在很多亟待解決的問題，而且防雷效果有待提升。因此，作者重點就10kV輸電線路防雷保護進行了研究，并提出了相關建議以供參考。

一、雷擊對10kV輸電線路的危害

雷電是我們日常生活中常見的自然現象之一，它宏偉、壯觀可又危害巨大，防范不當時會給人類造成無可挽回的損失。作者主要從雷電的產生與雷擊的危害兩個方面分析了雷擊對10kV輸電線路的危害，希望藉此引起有關部門和相關人員的注意，并將危害防患于未然，以為人們的健康生活提供保障。

（一）雷電的產生

雷電常伴有雷鳴和閃電的發生，是一種常見的自然現象。從電性分析來看，雷電類屬于一種電流源作用的過程。雷電對地釋放電流的實質是雷云突然向大地釋放電荷，雖然雷云的初始電位幾乎可達幾百兆伏，極有可能擊穿大氣層，但這并不是造成地面物體擊損的根本原因。地面被擊物體的電位取決于雷電流與被擊物體阻抗的乘積。這里所謂的被擊物體阻抗是指被擊點與地面零電位參照點之間的阻抗。相對而言，雷電的產生和雷電電流釋放是一個非常復雜的物理過程：雷云中的水滴被強氣流吹散之后，水滴附屬了正電荷和負電荷，較小的水滴被氣流吹走，造成了雷云各部分之間的電量差。一般處在五到十千米的云層富含正電荷，而五千米之下的云層則帶有負電荷，且兩種高度雷云的電荷分布不均勻。假若從10kV輸電線路防雷保護的角度來分析雷云放電的這一過程，我們可以將其視作為雷電沿著固定波阻抗通道向大地釋放電磁波的過程。

（二）雷擊的危害

10kV輸電線是電廠向用戶輸送電流的主要承載體之一，其線路鋪設及穿越的地形復雜，極容易受到雷擊的破壞，最終導致輸電線工作閃停或中斷。據相關調查數據顯示，我國輸電線路因雷擊而造成損壞的現象頻頻發生，嚴重影響了輸電線路的安全運行。自然環境惡化也致使雷電現象高發，給輸電線路造成了極大的危害，也給工作人員和用戶帶來了諸多不便。另外，雷電還常常伴有大風暴雨等天氣，在此過程中，很容易發生輸電線路震蕩、撞擊以及電線桿斷裂、倒地等事故，嚴重時可能會引發人員傷亡事故。雷擊事故巡視畢竟是一項勞民傷財的工作，因此，做好10kV輸電線路防雷保護工作顯現的尤為重要和迫切。有研究調查顯示，因雷擊跳閘而導致的輸電線路故障在整個線路故障中占有很大的比重，所以防斷雷擊跳閘成為了10kV輸電線路防雷保護的重要措施之一。隨著現代科學技術的發展，人們逐漸對10kV輸電線路防雷保護做出了改進，從而在一定程度上提升了防雷保護的效果，例如在輸電線路上加裝耦合接地線，將避雷單線改為雙線等。這些舉措都在一定程度上有效避免了雷擊跳閘現象，是我們日常輸電線路防雷保護工程建設的重要項目。

二、10kV輸電線路防雷保護現狀

對10kV輸電線路防雷保護現狀進行研究和分析，為我們制定有效的輸電線防雷保護措施提供了指導和依據，是我們研究10kV輸電線路防雷保護策略的基礎和前提。本文從跳閘故障和避雷器故障兩個方面分析了當前10kV輸電線路防雷保護的實際狀況，以期為后續的研究工作奠定基礎。

（一）跳閘故障

為了便于研究和分析，作者從時間和空間兩個角度總結了由雷擊造成的輸電線路故障的特性。從時間上來講，我國輸電線路雷擊故障主要集中在多雨時季，具有一定的季節性、瞬時性以及集中性等特性。從電力部門的記錄數據來看，每當雷雨季節來臨之際，10kV輸電線路雷擊跳閘事故呈現急劇增長態勢，在此時段，電力部門必須要集中大量的人力、物力投入到線路搶修當中，以保證輸電線路的正常運行；從空間上來講，我國輸電線路雷擊故障主要集中在多雨、空曠的地帶，其中西部地區要比東部地區故障頻發率高。10kV輸電線路一般鋪設在較為低洼的地方，其高度基本局限在12-15m范圍之內，容易受到高聳建筑物的保護。而在空曠的野區，10kV輸電線路暴露在整個曠野當中，缺少高聳建筑物或其他物體的保護，因而雷擊故障事故發生較為頻繁。除此之外，造成10kV輸電線路雷擊故障的因素還有線路分布、地形地貌、地質水文等等。

（二）避雷器故障

避雷器是輸電線路防雷保護最主要的裝置之一，對保護輸電線路防雷擊具有重要的作用。因此，對避雷器故障進行技術分析是非常有必要的，是10kV輸電線路防雷保護研究的重點。目前，避雷器故障主要分為以下幾種：一，因受污受潮而導致的避雷器故障。我們所常用的避雷器由絕緣筒和氧化鋅電阻閥片組成，其中，絕緣筒多位抗老化復合型材料，氧化鋅電阻閥片則具備良好的阻隔性質。因為避雷器常工作于惡劣的環境中，長時間的裸露勢必會導致避雷器上覆蓋一層厚厚的污穢物，它一旦遇到潮濕天氣時就可能會發生污穢脫落現象，最終引發故障；二，因密封不良而導致的避雷器故障。造成避雷器密封不嚴的原因有很多種，有的是因為生產質量不過關，有的則是因為運輸途中發生損壞。避雷器密封不良會致使絕緣筒和氧化鋅電阻閥片之間出現氣體間隙，當空腔呼吸作用時則可能會使避雷器吸入潮氣，從而導致氧化鋅電阻閥片絕緣能力下降，引發避雷器故障；三，因老化而導致的避雷器故障。在避雷器日常運行的過程中，不可避免的會受到外界運行環境的影響導致老化速度加快。或是受到自身使用期限的局限，當避雷器使用到一定年限時也會出現老化現象，一旦避雷器的這種老化到達一定程度時，電阻片泄漏電流就會出現問題，破壞了氧化鋅電阻閥片，繼而引發故障。

三、10kV輸電線路防雷保護策略

科學技術的發展不僅深化了我們對雷電的認知，還幫助我們挖掘出更多的10kV輸電線路防雷保護策略。因此，我們要充分利用現代科技的優勢，積極探索輸電線防雷保護的策略，并踐行在實際工作當中。作者結合自己的專業知識以及上述對10kV輸電線路防雷保護現狀的分析，提出了安裝間隙保護裝置、安裝避雷器以及降低桿塔接地電阻三種10kV輸電線路防雷保護策略，并希望借此提高我國輸電線路雷電防護的水平。

（一）安裝間隙保護裝置

輸電線上的間隙保護裝置是指位于絕緣子串旁的一對并聯金屬球電極。該保護裝置間隙的確定需要以對絕緣子百分之五十累計沖擊實驗值為依據，要保證其放電電壓低于絕緣子串的放電電壓。間隙保護裝置的工作效用是：當10kV輸電線路運行正常時，間隙保護裝置處于工頻電場中，由于工頻電場的強度不高所以不會擊穿空氣間隙，自然也不會對輸電線路產生影響；而當輸電線路面臨雷擊時，絕緣子串的始端和終端瞬間會出現較高的雷電過電壓，那么間隙保護裝置就會發生作用，它將雷電電壓引入到間隙中進行放電，使得燃燒的工頻持續電流熄滅，從而避免了絕緣子串的損壞；當10kV輸電線是絕緣線時，間隙保護裝置則有效降低了輸電絕緣線路的斷線故障發生率。但是，加裝間隙保護裝置并非一本萬利，其會造成輸電線路自身防雷作用一定程度的降低，某種意義上，加大了輸電線路跳閘的風險。所以，為了盡量規避安裝間隙保護裝置所帶來的風險，我們可以在10kV輸電線路上加裝可以調節的間隙保護裝置，以此來降低10kV輸電線路雷擊事故的發生。除此之外，我們還可以依據實際需要架設避雷線，這在我國的輸電線路鋪設中已逐步得到實現并取得了一定的效果。當雷電作用到地面上時，由于避雷線與輸電線之間處于一種耦合狀態，會提升輸電線路的雷電防護水平。但是，值得注意的是10kV輸電線路中架設避雷線會使輸電線的引雷作用強化，有可能會引發更多的雷擊故障。所以，我們應該依據實際需要確定避雷線的架設與否。

（二）合理安裝避雷器

如上文中所提及的，避雷器對保護輸電線路防雷具有明顯的效果。我們日常生活中所使用的避雷器幾乎可以對180m范圍的輸電線路進行保護，但是對雷電職級線路只能保護其所處的桿塔，如若在10kV輸電線路上全部加裝避雷器，那么輸電線路防雷保護將會取得很好的效果。然而，以我國當前的經濟技術來看這顯然是不合適的，無疑增加了輸電線路的鋪設成本和維護成本。因此，我們應該有選擇性、合理的安裝避雷器。從理論上分析，作者認為有幾處必須要安裝避雷器：處于山頂的輸電線路應該全線加裝避雷器；處于山腰的輸電線路則需要在山底的側導線上安裝避雷器；處于空曠地區的輸電線路安裝避雷器；在輸電線路一定范圍內進行高聳物體避雷器安裝。另外，避雷器的安裝排布上我們應該遵循最優化原則，具體而言，對呈上下排列的輸電線路，盡量在上支導線上安裝避雷器；對呈三角形狗仔的輸電線路，盡量在頂相導線上安裝避雷器。基本上這也是輸電線路上避雷器安裝的最佳位置。通過科學的計算，作者發現避雷器保護的范圍會隨著高度的上升而縮小，而高度一定時避雷器的保護范圍會隨著雷電流幅值的提高而擴大。

（三）適度降低桿塔接地電阻

10kV輸電線路防雷保護中不僅需要我們考慮雷電波圍堵問題，還需要我們考慮雷電波的釋放問題，單純的提升10kV輸電線路的絕緣水平，而不采用其他輔助保護手段，會導致雷電波傳輸到輸電站或者輸電變壓器上，極可能損壞電站設備。除了上述安裝間隙保護裝置和避雷器之外，降低輸電線的接地電阻也是有效的方式之一。根據相關規定，當輸電線路的輸電電壓容量小于100kVA時，那么我們需要將接地電阻控制在十歐姆以下。而當輸電線路處于避雷器保護狀態時，我們需要將避雷器的接地電阻控制在四歐姆以下。目前，國外一些關于降低輸電線接地電阻的有效方法是值得我們學習和借鑒，例如，我們可以采用外引接地、使用降阻劑、深埋接地、擴大接地網面積等方式降低桿塔接地電阻。雖然這些降低桿塔接地電阻的方法都是有效的，但是還需要電力部門綜合考慮成本、維護、效果等多方面的因素，選擇高效低成本的降阻方式。與此同時，我們還需要注意避雷器與桿塔之間的接地配合。當前階段，10kV輸電線路中避雷器與桿塔之間接地配合的方式有兩種，即共地并聯和不同地。所謂的共地是指避雷器與桿塔絕緣子并聯。而不攻地是指避雷器一端與導線相連，另一端則采用直接接地的方式。這兩種不同的方式對避雷器釋放雷電電流的影響也是有所不同的。經過測試研究表明，在土壤電阻率較小的地區我們可以采用避雷器和桿塔不共地的配合方式，相反則選用避雷器和桿塔共地的配合方式，這樣才能將避雷器的雷電流釋放功能有效的發揮出來。

總之，做好10kV輸電線路防雷保護是非常重要的和必要的。我們應該利用現代先進的科學技術，依據輸電線防雷保護實際制定科學、合理、有效的10kV輸電線路防雷保護措施。鑒于作者的個人能力和認知有限，關于10kV輸電線路防雷保護方面的研究還存在很多的不足之處。因此，我們在以后的工作實踐中加大有關方面的研究，并積極探索出更多、更有效的輸電線防雷保護措施，以為人們提供安全、穩定的生活環境和工作環境。同時電力部門還需要適度加大防雷保護建設力度，積極國外的一些優勢經驗，善于發現自身的不足或有待完善的地方，并進行及時的改進和更新。如此通過多方的努力，相信我國的輸電線防雷保護將會贏來更廣闊的明天。

參考文獻：

[1] 高偉鋒，陳榮鋒，許海林. 不同塔型對輸電線路雷擊特性差異影響分析[J]. 電瓷避雷器. 2013（06）

[2] 羅大強，許志榮，唐軍，梁澤勇，陳德智. 根據歷史跳閘記錄對10 kV輸電線路防雷現狀和問題的分析[J]. 電瓷避雷器. 2012（02）

[3] 劉靖，劉明光，屈志堅，劉鐵.？？不同地形條件下架空輸電線路的防雷分析[J]. 高電壓技術. 2011（04）

[4] 夏華杰. 試析輸電線路的防雷保護措施應用[J]. 科技致富向導. 2013（05）