10kV架空配電線路防雷水平及防雷擊斷線措施研究

麥喜彪

10kV架空配電線路防雷水平及防雷擊斷線措施研究

麥喜彪

（東興供電公司 廣西東興 538100）

如今，隨著我國(guó)電力行業(yè)的快速發(fā)展，10kV架空配電線路得到了廣泛的應(yīng)用，為了確保其能夠安全、可靠的運(yùn)行，需要對(duì)配電線路的防雷水平進(jìn)行分析，然后制定出一套與之對(duì)應(yīng)的防雷擊斷線措施，從而為廣大用戶創(chuàng)造一個(gè)安全、可靠的用電環(huán)境。本文將會(huì)對(duì)10kV架空配電線路的防雷水平及防雷擊斷線措施給予介紹，以更好的推動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展。

10kV架空配電線路；防雷水平；防雷擊斷線措施

前言

10kV中壓配電線路是配電網(wǎng)中不可或缺的組成部分，但是其具有較低的絕緣化水平，一旦遇到雷雨季節(jié)，將會(huì)誘發(fā)配電設(shè)備的損壞。當(dāng)發(fā)生雷擊現(xiàn)象時(shí)，會(huì)導(dǎo)致一定范圍內(nèi)的停電，從而影響工農(nóng)業(yè)的正常生產(chǎn)，同時(shí)還會(huì)危及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)于雷擊頻發(fā)的地區(qū)，還會(huì)導(dǎo)致配電線路發(fā)生故障，影響其正常運(yùn)行，因此需要采取有效措施來(lái)提升配電線路的防雷水平。

1 雷擊對(duì)于10kV架空配電線路的影響

10kV架空配電線路經(jīng)常會(huì)受到雷電過(guò)電壓的影響，一般包括直擊雷與感應(yīng)雷兩大類。通常情況下，配電網(wǎng)具有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、絕緣水平低的特點(diǎn)，而且配電線路未設(shè)置耦合地線、避雷線、線路避雷器等保護(hù)措施，從而導(dǎo)致配電線路一旦遭受直擊雷將會(huì)誘發(fā)較為嚴(yán)重的后果。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，直擊雷過(guò)電壓會(huì)產(chǎn)生較高的幅值，具有較大的破壞性，而且其導(dǎo)致的雷擊跳閘率達(dá)到了100%。在配電線路中，很少會(huì)發(fā)生直擊雷事故，根據(jù)資料調(diào)查發(fā)現(xiàn)，10kV架空配電線路由于雷擊現(xiàn)象誘發(fā)的線路故障或閃絡(luò)的主要原因是感應(yīng)過(guò)電壓而并非直擊雷過(guò)電壓，并且感應(yīng)過(guò)電壓誘發(fā)的配電線路故障達(dá)到了90%以上。因此，在10kV架空配電線路中做好防雷保護(hù)十分重要。

2 10kV架空配電線路防雷水平的判斷

2.1 測(cè)試直擊雷過(guò)電壓

直擊雷過(guò)電壓又被稱之為傳導(dǎo)過(guò)電壓，其一般是指架空線路直接遭受雷擊而形成高壓沖擊波。直擊雷具有大電流、高電壓、破壞力大等特點(diǎn)。當(dāng)雷電放電的先導(dǎo)通道并非直接擊中地面，而是先擊中輸電線路的桿塔或?qū)Ь€時(shí)，會(huì)導(dǎo)致被擊物體有大量的雷電流通過(guò)，此時(shí)會(huì)在接地電阻及被擊物體的阻抗上產(chǎn)生電壓降，從而誘發(fā)被擊點(diǎn)形成較高的電位，即所謂的直擊雷過(guò)電壓。與此同時(shí)，直擊雷的放電機(jī)理一般會(huì)導(dǎo)致其一次只能襲擊一至兩個(gè)目標(biāo)，但是一次雷閃擊能夠集中一個(gè)相對(duì)較大的范圍，同時(shí)激發(fā)感應(yīng)雷過(guò)電壓，導(dǎo)致配電線路發(fā)生故障。

2.2 測(cè)試感應(yīng)雷過(guò)電壓

感應(yīng)雷一般是在雷云形成之后，雷云與大地之間形成感應(yīng)電場(chǎng)，雷云與雷云之間放電或者雷云對(duì)地放電時(shí)，產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場(chǎng)作用于線路上形成感應(yīng)過(guò)電流、過(guò)電壓，然后借助線路進(jìn)入配電設(shè)備稱為感應(yīng)雷過(guò)電壓。感應(yīng)雷的產(chǎn)生一般是通過(guò)“靜電感應(yīng)”產(chǎn)生，有的時(shí)候也可能由于“電磁感應(yīng)”產(chǎn)生，但是大部分感應(yīng)雷都是有上述兩種現(xiàn)象結(jié)合在一起產(chǎn)生的。感應(yīng)雷電壓與地放電時(shí)所產(chǎn)生的電流大小、雷擊點(diǎn)周圍環(huán)境、雷擊點(diǎn)與線路間的位置、線路埋設(shè)位置、遭受感應(yīng)雷擊的線路長(zhǎng)度等有著密切的相關(guān)性。

3 10kV架空配電線路防雷擊斷線措施

3.1 安裝避雷線

如今，在10kV架空配電線路中，架設(shè)避雷線是避免雷電直擊配電線路的有效方法。在10kV架空配電線路上按照要求架設(shè)相應(yīng)的避雷線能夠有效的實(shí)現(xiàn)雷電流在線柱中的分流，從而提升其耐雷水平。對(duì)感應(yīng)雷而言，通過(guò)避雷線可以得到較為理想的屏蔽效果，能夠降低其在相導(dǎo)線中產(chǎn)生過(guò)電壓。在實(shí)際情況下，一般借助同桿架設(shè)架空避雷線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空曠地帶的屏蔽保護(hù)，使產(chǎn)生的感應(yīng)雷過(guò)電壓將至最初的（1-k）倍，k為導(dǎo)線與避雷線之間的禍合系數(shù)與沖擊系數(shù)的乘積。如果導(dǎo)線間距為0.7m，導(dǎo)線高度為10m，設(shè)雷電流波形為2/49μs，雷電流幅值為100kA，雷擊點(diǎn)距離導(dǎo)線50m，如果為進(jìn)行架空地線的裝設(shè)時(shí)，將會(huì)使其產(chǎn)生500kV的感應(yīng)雷過(guò)電壓，裝設(shè)一根架空地線平均為11m，則會(huì)使其感應(yīng)雷過(guò)電壓下降300kV，此時(shí)可以說(shuō)明架設(shè)避雷線能夠有效避免感應(yīng)雷過(guò)電壓的影響。通過(guò)對(duì)我國(guó)避雷線的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，避雷線在10kV架空配電線路中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，上海地區(qū)已經(jīng)基本改造完成了35kV線路避雷線的架設(shè)工作，但是由于配電線路具有一定的復(fù)雜性，而且受到對(duì)地高度及交叉跨越距離的限制，并未使用架空避雷線。

3.2 降低桿塔接地電阻

在10kV架空配電線路中，一般通過(guò)以下兩種方法來(lái)降低桿塔接地電阻：①水平接地體。在大部分10kV架空配電線路中均采用了水平接地體來(lái)達(dá)到降阻的效果，通過(guò)對(duì)衡陽(yáng)與長(zhǎng)沙地區(qū)的進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，降低桿塔接地電阻無(wú)法得到有效的實(shí)施，而且容易被腐蝕，使用壽命比較短；②施加降阻劑進(jìn)行降阻。大量研究發(fā)現(xiàn)，在水平接地體周圍添加一定量的高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑，從而有效的降低桿塔接地電阻。GPF-94高效膨潤(rùn)土具有較高的降阻防腐效果，而且電阻率比較低，加入適量的水可以使其膨脹倍數(shù)增大3～5倍，將其使用到接地體周圍，不僅可以提高接地體的有效截面，而且還能降低周圍土壤與接地體的接觸電阻，具有較強(qiáng)的保水性和吸水性，有效的降低了接地體周圍的電阻率，達(dá)到降阻性能，該方法在干旱地區(qū)及高土壤電阻率地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，具有方法如圖1所示。

圖1 水平接地體施加降阻劑圖

首先按照?qǐng)D1進(jìn)行溝槽的開挖，一般要求將一半的溝底鋪上降阻劑粉，隨后就可以將水平接地體鋪入，焊接完接地體之后，還需要將另一半降阻劑粉鋪在其上面，并加入適量的水進(jìn)行均勻攪拌，攪拌完成之后還需要回填細(xì)土并夯實(shí)。一般可以根據(jù)需要降低接地電阻值大小和土壤電阻率情況來(lái)確定溝寬a和降阻劑的厚度b，具體如表1所示。

表1 降阻劑施加截面尺寸、每米用量及降阻系數(shù)的關(guān)系

3.3 加強(qiáng)線路局部絕緣

做好10kV架空配電線路的防雷工作尤為重要。目前，人類對(duì)用電情況提出了較高的要求，因此需要采取有效措施來(lái)確保10kV架空配電線路的安全、可靠運(yùn)行，從而為人類創(chuàng)造一個(gè)安全的用電環(huán)境。加強(qiáng)線路局部絕緣處理是避免雷擊斷線的主要措施，其中在安裝電導(dǎo)型放電絕緣子過(guò)程中，需要?jiǎng)冸x絕緣導(dǎo)線固定處的絕緣層，并加裝特殊設(shè)計(jì)的金屬線夾及引弧放電間隙。同時(shí)，一旦10kV架空配電線路遭受雷擊后，會(huì)導(dǎo)致雷電閃絡(luò)誘發(fā)的工頻續(xù)流在金屬線夾上發(fā)生燃弧現(xiàn)象，直至發(fā)生跳閘切斷開關(guān)為止，這樣可以有效的降低了燒傷絕緣子和熔斷絕緣導(dǎo)線現(xiàn)象的發(fā)生。大量實(shí)踐研究表明，加強(qiáng)10kV架空配電線路局部絕緣處理，具有成本低、無(wú)需維護(hù)等特點(diǎn)，因此在電力行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但是線路局部絕緣處理也有其不足之處，因?yàn)樵趯?duì)其進(jìn)行安裝時(shí)需要將絕緣層破開，這樣會(huì)導(dǎo)致架空線路的原始絕緣層遭到破壞，影響其使用壽命。因此在加強(qiáng)線路局部絕緣處理時(shí)，最好根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇，以達(dá)到有效的避雷效果。

3.4 架設(shè)架空避雷線

架空避雷線屬于傳統(tǒng)防雷擊斷線方法，其在10kV架空配電線路中被廣泛的應(yīng)用，可以從根本上避免架空絕緣線路被雷擊壞。在使用的過(guò)程中，架設(shè)架空避雷線具有易于安裝、投資少的特點(diǎn)，而且使用過(guò)程中不需要對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，從而有效的降低了10kV架空配電線路的維護(hù)成本。通過(guò)相關(guān)調(diào)查和研究發(fā)現(xiàn)，架設(shè)架空避雷線也會(huì)受到架空線路運(yùn)行情況和周圍環(huán)境的影響，并且具有較差的防繞擊雷效果，容易誘發(fā)線路反擊現(xiàn)象，在一定程度上對(duì)架空配電線路的安全、可靠運(yùn)行產(chǎn)生影響。

3.5 安裝避雷器

在10kV架空配電線路中，避雷器的安裝可以有效的提升其防雷水平，是實(shí)際應(yīng)用中最有效的避雷方式。但是，由于不同種類的避雷器其質(zhì)量和作用效果存在一定的差異，從而導(dǎo)致其防雷水平差異性較大。線路合成絕緣氧化物避雷器在我國(guó)得到了普遍的使用，其能夠在進(jìn)行放電的過(guò)程中放出電荷，從而保證線路的絕緣性可以盡快的恢復(fù)。

3.6 采用合適的中性點(diǎn)運(yùn)行方式

在10kV架空配電線路中，需要選擇合適的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，這樣不僅可以有效的彌補(bǔ)配電網(wǎng)單相接地過(guò)程中產(chǎn)生的電流導(dǎo)致接地電弧熄滅，而且借助自動(dòng)補(bǔ)償消弧裝置還可以在線對(duì)配電網(wǎng)中通過(guò)的電容電流進(jìn)行測(cè)量，有效的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)補(bǔ)償電流的功能。在10kV架空配電線路中，進(jìn)行中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇時(shí)最好按照以下幾個(gè)方面進(jìn)行：①架空配電線路中最好選擇消弧線圈；②電纜與架空線混合線路中，如果電纜長(zhǎng)度與整條線路長(zhǎng)度相差不大時(shí)，應(yīng)該慎重選取消弧線圈，最好選擇小電阻接地，同時(shí)還需要零序保護(hù)方式的配合運(yùn)行；③電纜與架空絕緣線路混合線路中，如果電纜長(zhǎng)度與整條線路長(zhǎng)度相差不大時(shí)，應(yīng)該慎重選取消弧線圈。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)電力行業(yè)的快速發(fā)展，有效的推動(dòng)了10kV架空配電線路的發(fā)展，而且應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要做好10kV架空配電線路的防雷擊斷線處理，這樣不僅可以有效的提升10kV架空配電線路防雷水平，而且還能保證整個(gè)線路的正常運(yùn)行。

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TM863

A

1004-7344（2016）33-0125-02

2016-10-15

麥喜彪（1981-），男，助理工程師，本科，主要從事配電線路運(yùn)維、檢修及安全生產(chǎn)等方面研究。