油田10kV配電網防雷保護現狀及改進措施

李東波+張加磊+鞏建衛

摘 要：勝利油田地處平原地區，10kV配電線路直接暴露在曠野中，而且分布很廣，容易遭受雷擊，造成線路停電，嚴重影響油田的正常生產。本文從10kV線路運行方式，工藝材料的各方面提出了防雷措施，在實踐中應用，使10kV配電線路的雷擊跳閘率明顯下降。

關鍵詞：絕緣水平；過電壓；接地系統；避雷器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.130

0 引言

10kV配電線路是勝利油田的主要配電網絡，電網的絕緣水平較低，容易發生雷害事故。據統計，在該電壓等級的電網中，雷擊跳閘事故居高不下，且經常發生配電變壓器、柱上開關、刀閘被雷擊損壞的事故。雖然經過改造后狀況有所好轉，但在防止雷害事故，特別是防止雷電跳閘事故方面并沒有根本好轉。因此，對配電網的防雷現狀進行認真的分析和研究，找出雷害事故頻發的原因并采取改進和完善措施是非常必要的。

1 配電網防雷現狀分析

10kV電網，一般沒有避雷線保護且線路絕緣水平較低，再加上有如蜘蛛網狀的網絡結構，不但直擊雷能造成雷害事故，而且感應雷也能造成較大的危害。據對供電部門的運行調查，在中壓配電網中，雷擊跳閘率占其總故障率的80%以上，且經常有柱上開關、刀閘、避雷器、變壓器和套管等設備在雷電活動時損壞，有些變電所在雷電活動強烈時，10kV線路全部跳閘，極大地影響了供電可靠性和電網安全性。雷害事故頻繁主要有以下一些原因。

（1）在10kV電網中，線路沒有安裝避雷線，主要靠安裝在線路上的避雷器進行保護，而這些避雷器一般安裝在變電所的出線側或配電變壓器的高壓側，線路中間缺少保護，如果線路遭受雷擊，即使這些避雷器動作，線路絕緣子在較高的雷電過電壓作用下也會擊穿或閃絡。目前10kV電網所用的避雷器較多，既有新型金屬氧化物避雷器，又有老式的碳化硅避雷器；既有帶間隙的，又有不帶間隙的，其額定電壓，動作電壓及動作后的殘壓有較大差異。而10kV電網又特別容易發生弧光接地過電壓和鐵磁諧振過電壓。特別是在雷電活動時，往往由于雷電過電壓造成絕緣子的擊穿。雷電過后的工頻續流，即單相接地電容電流較大，如果這個電流在10A～300A的范圍之內，就不能可靠熄弧而形成間歇性的電弧接地。由于電網是由電感和電容元件組成的網絡，電弧的間歇性熄滅與重燃會引起網絡電磁能的強烈震蕩，產生較高過渡過程過電壓（弧光接地過電壓），該過電壓可達3.5Up（UP：最高相電壓），且持續時間長，遍及全網，會引起避雷器爆炸。另外，還有些避雷器由于質量的原因在運行中受潮或動作后不能可靠熄弧引起爆炸，從而造成電網接地短路事故，也對電網的安全穩定運行造成極大的影響。

（2）避雷器的接地問題，據調查10kV配電網中，避雷器的接地存在較多問題，主要表現在以下幾個方面：

1）接地電阻問題，10kV配電型避雷器接地，由于受其場所的限制，有相當一部分接地電阻超標，據供電部門統計，大約有30%左右的配電型避雷器接地電阻超標，有的高達上百歐姆。

2）接地引下線問題，接地引下線存在問題較多，如一些避雷器的接地引下線采用帶絕緣外皮的鋁線做接地引下線。這種接地引下線容易發生斷線，且兩邊的連接頭容易銹蝕。另外就是運行部門往往只注意按期對避雷器進行試驗校核，而對避雷器的接地重視不夠，避雷器只有通過良好的接地才能發揮作用，如果接地不良，避雷器等防雷設備則形同虛設。

（3）為了電網運行方面的需要，在10kV電網上安裝了一定數量的柱上開關和刀閘，這對保證電網運行方式的靈活性，提高供電的可靠性起了很大的作用，但仔細檢查發現，在這些柱上開關和刀閘的防雷保護上存在嚴重的缺陷，即在柱上開關和刀閘處有些沒有安裝避雷器，或者僅在開關側裝避雷器。這樣當開關或刀閘斷開時，線路遭受雷擊，雷電波沿線路傳播，到開關或刀閘開斷處，將發生雷電波的全反射，反射后雷電壓將升高一倍，該電壓危及開關和刀閘的絕緣，會使開關內部或外部絕緣發生擊穿或閃絡。

（4）配電變壓器雷害事故，目前大多數配電變壓器的防雷保護，只是在變壓器的高壓側安裝有一組避雷器進行保護，低壓側不裝避雷器，這在少雷區是可行的，但是在多雷區，就經常發生配電變壓器雷擊損壞的事故，這主要是由逆變換過電壓和正變換過電壓造成的，據調查，曾有一個采油廠一年內就有20多臺配電變壓器被雷擊壞。由于變壓器損壞的同時造成了線路接地短路引起線路跳閘，影響了電網的安全和供電可靠性，

（5）運行維護方面，10kV電網擔負著直接向用戶供電的任務。由于大多數用戶是單電源供電，缺少備用電源，因此造成線路長期無法正常檢修。絕緣弱點得不到及時消除，防雷設備得不到正常的維護，使線路耐雷水平下降。

（6）因為雷電過電壓造成的擊穿大都是瞬時性故障，所以絕緣子放電后一般都能自行恢復絕緣，自動重合閘是減少雷害事故、保證供電可靠性的主要手段。可是由于種種原因，在10kV電網自動重合閘的投運率并不高。這也是配電網雷害事故偏高的主要原因。

2 防雷措施

針對以上分析，對10kV配電網可采用如下措施進行保護。

（1）完善避雷器保護，因電網的主要防雷措施是避雷器，那么規范、完善避雷器的保護就非常重要。根據10kV配電網的現狀，在避雷器的保護上可在以下一些方面進行治理：

a.在避雷器的選型上應選用保護性能好的金屬氧化物避雷器，逐步淘汰碳化硅避雷器，可適當提高金屬氧化物避雷器的額定電壓和荷電率，以提高避雷器在暫態過電壓下的保護特性和運行可靠性。

b.在柱上開關和刀閘兩側加裝避雷器，以防止線路遭受雷擊時的開路反射波擊壞開關的斷口。

c.在配電變壓器的高低壓側同時安裝合適的避雷器，防止正變換過電壓和逆變換過電壓造成變壓器的損壞。

d.加強避雷器的運行維護和試驗，防止避雷器自身故障而造成的電網接地短路事故。

（2）改善配電網防雷裝置的接地。

a.避雷器和配電變壓器的接地電阻不應大于10Ω，重要變壓器和避雷器的接地電阻不應大于4Ω。

b.避雷器等防雷設備的接地引下線要用圓鋼或扁鋼要有防止連接處銹蝕和地下部分因銹蝕開路的措施。

（3）提高自動重合閘的投運率，并加強配電網的運行維護，及時排除絕緣缺陷，提高電網的耐雷水平是減少雷擊跳閘率，提高供電可靠性，保證電網安全的有效措施。

3 結束語

10kV中壓配電網屬于中性點非有效接地系統，在該系統中雷害事

故往往伴隨著一些內過電壓的發生。因此中壓10kV配電網的防雷是一個系統工程，需要多方位地考慮，并采取綜合的治理措施，才能有效地防止雷害事故，提高電網的安全運行水平。

參考文獻：

[1]電力工程電氣設計手冊[M].（第一版）中國電力出版社，2006（02）.

[2]工業與民用配電設計手冊[M].（第三版）中國電力出版社，2005（10）.

作者簡介：李東波（1970-），男，高級技師，從事油田電力設備維護工作。