空曠地區架空配電線路防雷措施分析

陳杰

摘 要：在供電系統中，架空配電線路是重要的組成部分，主要任務是進行電能的分配，其線路運行的安全與穩定直接影響到供電系統的運行；近幾年來，隨著天氣氣候的變化，架空配電線路遭受到雷擊故障的問題時會發生，特別是在空曠地區的發生率較高，對于人們的正常用電產生了不利的影響。文章首先對空曠地區架空配電線路雷擊故障的特性進行了簡要分析，并重點提出了解決措施配置方案。

關鍵詞：空曠地區；架空配電線路；防雷措施

隨著我國電網建設的不斷發展，架空配電線路已經成為電力系統中重要的構成部分，其對電能的分配質量直接影響到人們的正常用電。對于架空配電線路建設中其自身的絕緣水平有限，當發生雷電和暴雨天氣的時候，極易受到雷擊，特別是在空曠地區，如何提高其線路的防雷能力已經成為供電企業亟待解決的實際問題。為此，文章以某空曠地區的10kV架空配電線路為例，對其防雷措施的配置方案進行了重點探討，為相關工作開展提供經驗借鑒。

1 空曠地區架空配電線路雷擊故障特性分析

經過分析研究，發現該10kV架空配電線路中出現雷擊故障較為活躍區域，地形較為平坦空曠，周邊200m范圍之內沒有房屋建筑等，并主要呈現出以下幾個方面的特征：一是存在明顯的雷擊點。在這一空曠地區，由于其周邊沒有任何房屋建筑，使得該10kV架空配電線路失去了一定的阻擋和保護條件，使其極易受到雷擊，并且其雷擊點主要存在于山背豁口以及水田與山腳的交叉位置中。二是具有時間上的規律性。受到季節性氣候條件的影響，在每年的6～10月，該架空配電線路的雷擊跳閘故障會隨著雷雨天氣的增加而增加，其中7/8/9月為雷擊跳閘現象出現的高峰期，給線路搶修工作帶來了難度。三是地閃活動較為頻繁。地閃密度是體現一個地區之內雷電活動強烈程度的重要參數，該空曠地區內的10kV架空配電線路的雷擊故障位置與該地地閃分布具有較大的相關性，特別是在5～10月期間，雷電地閃活動十分頻繁。

2 空曠地區架空配電線路防雷措施配置方案

為了有效地解決該空曠地區10kV架空配電線路雷擊故障的問題，在對不同防雷措施的防雷效果進行綜合評估之后，制定出了較為合理的防雷措施配置方案，以降低雷擊跳閘率，主要以下幾個方面：

2.1 10kV架空配電線路感應雷跳閘頻率計算

通過對10kV架空配電線路發生雷擊使附近大地產生感應雷過電壓的分析，如圖1所示，當A、B兩相所產生的實際感應過電壓大于絕緣子串沖擊電壓的耐受值U50%時，A、B兩相將會同時導致相間短路，進而引發線路跳閘；當A、B、C三相的感應過電壓都大于U50%時，就會同時發生對地閃絡，使得斷路器跳閘。當該10kV架空配電線路發生感應雷過電壓的最短距離為65s的時候，其累計跳閘頻率計算公式為NSFFOR=■（S■（I）-65）？籽（I）dI，其中？籽（I）為雷擊流幅值概率密度函數，其規定值為-I/88；結合該線路桿塔的上中下三相導線的掛點高度分別為13m、12m以及11m，通過計算得出NSFFOR=11.11。

2.2 絕緣配置

該空曠地區10kV架空配電線路發生雷擊跳閘事故最根本的原因就是其絕緣水平較低，因此必須要提高其線路的耐雷水平，一般情況下，絕緣配置主要包括了以下三種方面：（1）使用絕緣塔頭或橫擔；（2）更換沖擊電壓耐受性能較高的絕緣子；（3）采用不平衡絕緣配置的方式。雷電沖擊耐受電壓值U50%最高的瓷橫擔絕緣子的防雷效果最為明顯，由于該架空配電線路為多塔雙回輸電網路，結合線路的實際情況，決定采用瓷橫擔絕緣子S-185來代替原有的針式絕緣子，并適當的增加了絕緣子的絕緣長度；同時采用不平衡絕緣的方式，有效的提高了線路的耐雷水平。

3 避雷器

安裝線路避雷器是降低空曠地區10kV配電線路雷擊跳閘故障次數的最有效的措施之一，按照其實際用途，可以將其劃分為電站避雷器、配電用避雷器以及線路避雷器三種。通過對避雷器的動作特性進行研究發現，安裝相導線上所產生的感應過電流會使避雷器進行動作，沖擊電流會入地，這一相導線與其他相的導線之間存在耦合，而耦合中的電壓與其他相導線的感應過電壓會出現相互疊加，使得絕緣子兩端的電壓變低，從而提高了線路的耐雷水平。在該架空配電線路的上中下三相中分別安裝每組兩個的避雷器，同時在中相導線上安裝每組兩個的避雷器，其線路的實際防雷能力能夠提升50%以上；另外，在條件允許的情況下，還可以加裝可調間隙防雷裝置。

4 其他防雷措施

4.1 降低接地地阻

由于架空配線線路的雷擊跳閘故障的主要原因是感應雷，降低接地電阻對防雷的實際效果不會十分明顯。但是通過采取降低接地地阻的措施，能夠有效地降低輸電線路的反擊跳閘故障的發生率，并且能夠使設備避免受到雷電沖擊波而發生損壞。另外，降低接地地阻，還能夠有效的影響地雷擊大地時線路桿塔的實際電位，對配電線路起到了間接保護作用。

4.2 保護間隙

在線路絕緣子串附近并聯上一對金屬球電極，其間隙的設置要按照絕緣子50%雷電沖擊試驗值來確定，使得這對金屬球間隙放電的電壓要小于絕緣子串放電的電壓。當發生雷擊導線的現象時，在導線與地之間出現較高的雷電過電壓，通過間隙實現放電，在受到電弧電動力和風的作用之下，工頻持續電流會燃燒熄滅，避免了絕緣子串發生損壞；若線路為絕緣導線時，還可以避免發生雷擊斷線的問題。

4.3 架設避雷線

架設避雷線能夠提高架空配電線路的耐雷水平，已經在我國較為廣泛的應用。在避雷線和導線之間存在耦合。當發生雷擊大地時，導線絕緣子兩端的電壓就會降低，但是，由于避雷線的架設使得引雷作用加強，導致更多的雷會打到配電線路上面。為了避免發生更多的雷擊災害，在合理架設避雷線的同時，還要提高配電線路的耐雷水平。但是在一般情況下，對于空曠地區的架空10kV配電線路而言，不建議采用架設避雷線的措施。

5 結束語

架空配電線路逐漸成為供電系統中越來越重要的組成部分，與人們的生活和生產是息息相關。對于空曠地區的架空配電線路雷擊導致的故障，必須要采取安裝避雷器、提高線路絕緣強度、降低接地地阻等有效地措施來減少雷擊事故的發生率，保證供電系統的穩定運行。

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