10kV輸電線路防雷保護策略的研究

鐘文斌

摘 要：10kV配網(wǎng)線路的運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，配網(wǎng)輸電線路雷害事故發(fā)生概率較高，降低了配網(wǎng)的供電可靠性及電網(wǎng)的安全，因此研究配網(wǎng)輸電線路的防雷保護措施具有非常重要的實際意義。本文以10kV配網(wǎng)輸電線路作為研究對象，從多個角度分析了配網(wǎng)輸電線路雷電事故頻發(fā)的原因，根據(jù)目前嚴(yán)峻的防雷形勢，提出了幾點切實可行的防雷保護策略。

關(guān)鍵詞：防雷；保護策略

隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，可靠的電能供應(yīng)越來越重要，而10kV配網(wǎng)是直接面向廣大電力用戶的重要環(huán)節(jié)，其供電的可靠性和安全性也越來越受到重視。而配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，設(shè)計和建造的絕緣水平較低，容易受到直擊雷或者感應(yīng)雷的危害。數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，雷擊是造成線路跳閘的主要原因之一，變壓器、刀閘或者避雷器等電力設(shè)備經(jīng)常在雷電天氣中損壞。經(jīng)過農(nóng)網(wǎng)或城網(wǎng)改造后，配電網(wǎng)防雷水平有所提高，但是雷擊導(dǎo)致跳閘事故的情況并沒有從根本上得到好轉(zhuǎn)，對地區(qū)的供電可靠性以及配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定仍有不利的影響。因此對配電網(wǎng)防雷的現(xiàn)狀進行分析和研究，找出配電網(wǎng)防雷措施所存在的不足，并提出針對性的改進和完善措施非常重要。

1 配電網(wǎng)的現(xiàn)狀

配網(wǎng)的運行環(huán)境比較復(fù)雜，有的配網(wǎng)線路穿過了工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)以及居民區(qū)，屬于城鄉(xiāng)結(jié)合部線路。其中有的線路走廊跨過一片開闊地，線路分支多而且饋線長度長，供電半徑大，特別容易遭受雷害事故。配電網(wǎng)普遍采用中性點不接地的方式，有少量專變依然使用老式的閥型避雷器，個別桿塔上依然使用木橫擔(dān)。存在較多同桿多回路架設(shè)的情況，這樣雖然節(jié)約了線路走廊，減少了部分投資，但是由于線路之間的安全距離不足，當(dāng)其中一回線路遭受雷擊后，其他線路容易受到影響，降低了供電可靠性。配電線路遭受的雷害情況主要包括以下幾種情況，如絕緣子閃絡(luò)甚至爆炸、單相接地、避雷器擊穿、配電變壓器故障、架空絕緣導(dǎo)線斷線等。因雷害造成跳閘后保護自動重合閘，其重合閘成功率較高，可見雷害造成的故障大部分為瞬時性故障，且雷擊事故大多發(fā)生于雷雨季節(jié)。城市配電網(wǎng)遭受的雷事故較少，這是由于城市的高層建筑對配電網(wǎng)線路起到了屏蔽的作用，配網(wǎng)線路受到雷電過電壓的影響較??；同時也由于城市電網(wǎng)中較多采用電纜線路，而電纜線路在地面下敷設(shè)，受到雷電的影響較小。雷害事故大多發(fā)生在農(nóng)村配電網(wǎng)，這是由于其運行環(huán)境大多處于空曠地帶，容易遭受雷擊。在配電網(wǎng)的運行維護方面，目前只是在發(fā)生雷擊事故后才進行檢查，并更換掉已經(jīng)損壞的設(shè)備。有些重要的配電變壓器，僅在一側(cè)安裝了避雷器。使用的接地引下線具有多種規(guī)格，銹蝕嚴(yán)重，甚至無法起到有效連接的作用。

2 10kV配電線路防雷保護策略

2.1 提高線路絕緣水平以降低閃絡(luò)概率

感應(yīng)雷過電壓的特點是，幅值相對較小但變化范圍較大，主要與雷云活動有關(guān)。當(dāng)雷云活動離配電網(wǎng)線路較近時，感應(yīng)雷過電壓較大，可能會使得配電網(wǎng)線路發(fā)生絕緣擊穿。而當(dāng)雷電活動離配電網(wǎng)線路較小時，其幅值較小，對配網(wǎng)運行影響不大。感應(yīng)雷過電壓主要影響架空線路，所以通過使用架空絕緣線路能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)線路的絕緣水平起到一定的提高。但是架空絕緣導(dǎo)線主要是防止接地問題，對防雷不能起到?jīng)Q定性的作用。因此使用放電電壓較高的絕緣子，才能真正有效提高配網(wǎng)線路的絕緣水平，優(yōu)化線路的耐雷性能。對于老式絕緣子或者已經(jīng)老化的劣質(zhì)絕緣子，應(yīng)及時進行更換，以減少配電網(wǎng)線路的絕緣薄弱點。對于同塔多回路的情況，由于各回路之間絕緣距離較小，發(fā)生雷電擊穿后產(chǎn)生游離的電弧可能會波及到相鄰的回路，導(dǎo)致多回路發(fā)生接地事故。針對上述情況可以采取增強線路絕緣的方案，將架空裸導(dǎo)線更換為架空絕緣導(dǎo)線，并增加絕緣子片數(shù)。在導(dǎo)線和絕緣子之間采取多種措施增加線路絕緣水平。

2.2 防止架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線

通過在架空絕緣導(dǎo)線上提高線路局部絕緣水平，既可以起到防雷效果，又可以降低成本。其方法為在絕緣導(dǎo)線固定處將絕緣加厚，如下圖所示。通過加強局部的絕緣，可以使加強絕緣邊沿才會放電，或者是要將加強的絕緣皮擊穿才能放電，線路的沖擊放電電壓明顯得到提高。

在架空輸電線路易擊段或重要配電設(shè)備處安裝避雷器，也能夠?qū)芸战^緣線路起到良好的防雷效果?？紤]到避雷器運行環(huán)境較為惡劣，而老式避雷器容易老化、故障率高，所以避雷器優(yōu)先選擇氧化鋅避雷器。

在絕緣子兩端安裝并聯(lián)放電間隙，如下圖所示。將間隙的放電電壓設(shè)置在等于或略大于娟子沖擊放電電壓，對于防止絕緣層擊穿能夠起到良好的效果。其原理為當(dāng)有雷擊過電壓時時，放電只在保護間隙之間發(fā)生，而避免了絕緣導(dǎo)線被擊穿。

3 總結(jié)

城市配電網(wǎng)遭受雷擊的概率較小，因此防雷保護的重點應(yīng)當(dāng)在城鄉(xiāng)結(jié)合部以及農(nóng)村電網(wǎng)的架空配電線路上。通過有效提高線路的絕緣水平、在線路重點部位安裝避雷器、采用并聯(lián)間隙保護等策略，能夠有效提高輸電線路防雷水平。提高10kV輸電線路防雷水平的方法還有很多，如采用消弧線圈接地或小電阻接地、使用并聯(lián)間隙絕緣子、選擇性投入自動重合閘、降低電力設(shè)備的接地電阻等方式。在實際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況，綜合采用多種防雷措施，才能有效減少線路雷害事故的發(fā)生，提高配網(wǎng)輸電線路的供電可靠性。

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