淺談10KV線路防雷措施

山西藍焰煤層氣集團有限責任公司 李曉亮

現代生產生活對電力穩定供應有著較高的要求，因此必須嚴格控制停電事件。本文簡要分析10KV線路遭受雷擊后出現的特征及原因，并結合煤層氣供電線路特征簡要分析10KV供電線路防雷的主要措施。

前言：近年來，隨著生產生活水平的不斷提高，人們對輸電線路的穩定性提出了更高的要求。根據我國電網故障原因的統計數據，目前輸電線路出現跳閘的原因中，雷擊占到70%以上。現階段隨著能源消耗速度的不斷加快，煤層氣開采成為目前維持能源供應的重要手段。煤層氣田主要位于一些地形復雜的山區，氣井數量多，井與井之間分布距離較短且井口分布密度大，單井開采設備的額定功率在5.5-15.0KW左右，每平方公里開采設備額定功率為60-160Kw，因此一般煤層氣開采所使用的動力系統供電由10KV線路完成。然而應對煤層氣開采所鋪設的10KV線路一般位于山區，當地土壤電阻率高，雷電天氣較為頻繁，且架設的變壓器檔距較大，被雷擊而導致的輸電電路故障的發生率更高。特別是在雷雨季節，經常因雷擊事故而導致配電設備發生故障而造成大面積停電，影響煤層氣開采效率。為此，筆者結合日常工作經驗，以煤層氣10kv輸電線路為例子，簡要分析10KV線路防雷措施。

1.10kv線路遭受雷擊后的特征

一旦發生雷擊，則電表的電力以及相關電子設備表面會形成強烈的電磁反應，這些電磁感應中形成的輻射份量、靜電份量以及磁份量會迅速被傳遞到輸電線路中，此時10KV線路上便會出現感應過電壓。一般而言，10kv線路中形成的感應過電壓與雷擊電流大小、雷擊發生的位置遠近、線路架設高度有很大的關聯，過電壓可達到10KV-400KV。10kv線路中感應過電壓超過80KV時，如果線路工頻電壓與感應過電壓之和大于絕緣子50%放電電壓，那么線路中的絕緣子會出現閃絡現象，進而出現跳閘或短路事故。因此，一旦出現雷擊，10KV線路跳閘的原因基本上可歸結于感應過電壓過大。因此，在日常維護中應當盡可能將感應過電壓控制在電力絕緣下限值以下，那么10kv線路發生跳閘或短路的可能性也大大降低，這有助于提高電力系統的穩定性。

2.10kv線路防雷措施存在的問題及原因

2.1 10KV線路防雷措施存在的問題

結合日常工作經驗，發現目前煤層氣開采所使用的10kv輸電線路的防雷措施還存在諸多的問題：（1）部分線路的防雷設計，配置防雷設備數量不合理；（2）部分線路在施工過程中對防雷部分的工程質量把關不嚴，導致線路在運行中存在安全隱患；（3）部分線路沒有根據地形以及用電設備的特點則建立針對性的防雷措施；（4）部分線路使用的避雷器質量有問題；（5）部分線路架設地區的接地電阻大于安全標準要求；（6）部分配電站通訊線路為架空引入。可以看出目前10kv防雷規劃和相關措施還存在較多的漏洞，因雷擊而造成的電力系統故障、崩潰事件時有發生。雖然單位目前一直致力于改造10kv電網并引入新的防雷措施，但成效還未完全體現。

2.2 存在問題的原因分析

對上述防雷措施存在的問題進行分析，歸結了如下幾點原因：（1）部分地區雖然安裝了避雷器以及其他的防雷設施，但是作用并沒有完全發揮出來，防雷技術還有待于進一步提高；（2）整體防雷的資金投入還稍顯不足。防雷設備較為老舊，由于缺乏必要的資金而無法及時更換或維護。（3）防雷設備的管理存在較大的疏漏。很多工作人員在管理方面僅僅流于形式，只是應對上級檢查，并沒有真正分析管理中所存在的一些問題，這導致線路防雷措施存在諸多的隱患。（4）對電網防雷設備的預防性試驗工作不徹底，對部分線路的接地部分沒有定期進行檢測，工作人員無法實時掌握防雷設施的運行情況，一旦出現雷擊，而線路跳閘或短路的發生率的就極高。

3.10KV線路防雷措施

針對10kv輸電線路防雷措施所存在的問題，認為今后的防雷工作重點應當集中在如下幾個方面：（1）制定各類防雷措施；（2）加強防雷保護水平；（3）確定雷擊所造成的線路影響范圍。

3.1 制定防雷措施

（1）兩條線路交叉跨越的防雷措施。一般而言兩條輸電線路交叉跨越時，如果其中一條遭受雷擊，則可能會擊穿線路空隙導致兩條線路均發生跳閘事故。特別的，當10kv線路和110kv以上電壓的線路發生交叉時，110kv以上電壓的線路更易遭受到雷擊而發生感應過電壓，則10kv線路會受此影響而放電發生跳閘或短路事故。線路交叉存在空隙，空隙的沖擊絕緣強度會小于各線路對地的沖擊絕緣強度。如果線路交叉點與最近桿塔的距離大于40m，則需要在距離交叉點最近的桿塔上裝上相關的避雷設施。此外，兩條線路交叉空隙兩端的絕緣應當大于相鄰檔的絕緣強度。線路交叉點需要盡可能靠近線路的桿塔，這樣可有效降低因雷擊所產生的感應過電壓強度。兩條10KV線路之間應盡可能避免交叉跨越，同級電壓線路如果一定要交叉，則要保持最小交叉垂直距離。如3-10KV線路交叉，最小垂直距離應當大于2m，20-110KV線路交叉跨越，最小垂直距離應當大于4m。

（2）終端桿塔的防雷措施。一般而言，10kv線路末端斷開時反射波會等于入射波，發生雷擊后，終端桿塔線路的電壓會提高1倍，因此需要在終端桿塔末端安裝防雷器。

（3）架空絕緣導線的防雷措施。架空絕緣導線遭受雷擊后，線路所產生的感應過電壓會作用于導線，導致絕緣子閃絡且擊穿導線的絕緣層。持續工頻短路電流會在被擊穿的絕緣層針孔部位燃燒，進而導致導線在短時間內燒斷，進而發生火災。因此，為防止架空絕緣導線被雷擊，最有效的措施是疏導和堵塞。疏導的目的是將絕緣子附近的絕緣導線局部裸線化，這樣可有效轉移工頻電弧，防止導線被燒斷；堵塞的目的是防止雷擊后絕緣子閃絡出現工頻電流弧。

（4）同塔多回路架設線路的防雷措施 在某一地段往往需要進行同塔多回路線路的架設，而這些線路的絕緣水平相當，為避免雷擊導致相鄰線路發生反擊事故，建議在多回路線路的某一位置安裝避雷器，同時盡可能不采取平衡絕緣方式。同塔架設多回路線路時可選擇一條回路絕緣子的耐壓低于其他線路，當遭受雷擊時，低耐壓線路的絕緣子閃絡后相當于地線，進而增加對其他回路的耦合，提高耐雷擊的整體水平。

（5）多雷區線路的防雷措施。對于經常發生雷暴天氣的線路地段，如果線路較長則可以在線路中間位置安裝氧化鋅避雷器，這樣可有效改善桿塔的電感及接地電阻，或者假設耦合地線等。對于過高的桿塔則需要安裝避雷器，這樣可降低雷擊所造成的損失。

（6）架空線路和電纜線路連接的防雷措施。需要根據電纜以及電壓等級而采取針對性的防雷措施。如果電纜與架空線路連接，則需要根據設計和運行規范，要求戶外的電纜接頭均安裝避雷裝置。電纜屏蔽層的兩側要可靠接地，電纜設備維護中要確保防雷裝置有效運行。

（7）配變臺架的防雷措施。遭受雷擊后為避免變壓器熔斷器熔斷后配變臺架無法受到有效避雷防護，需要將避雷裝置安裝在熔斷器之前。同時，還可將配變進線制作成10匝、直徑100mm的電感線圈，這樣可有效防止雷電波侵入變壓器，接地電阻需要控制在4Ω以下，每個重組接地裝置的接地電阻均應當低于10Ω；對于低于100KVA的變壓器，接地電阻應當小于10Ω，每個重復裝置的接地電阻應當小于30Ω，且重復接地應當低于3處。配變臺架的角鐵橫需要使用接地引下線可靠接地，這樣可避免雷擊損害絕緣子，同時配變臺架兩側均需要安裝防雷設施。

（8）架空絕緣線路的防雷措施。對于架空絕緣線，可加裝防雷擊斷線用的防弧金具。架空絕緣線路被普遍用于10KV線路，然而遭受雷擊后會頻繁發生短路或跳閘事故。如果絕緣導線被雷電擊中而發生絕緣子閃絡并擊穿絕緣層，那么就需要在絕緣子處剝離部分絕緣層并安裝防弧金具，這樣可使得雷擊后感應電壓僅在絕緣子鐵腳處發生閃絡，可有效避免絕緣導線被燒斷。

3.2 加強防雷設施的管理

為了確保防雷設施能夠有效發揮作用，需要加強日常防雷設施的管理。首先要做好基礎資料完善和歸檔工作。對于相關防雷設施的運行狀況、測試數據等做好記錄；認真劃分10KV輸電線路所經過的雷區等級、易發生雷擊的區域地段，明確各類雷擊事故類型及管理職責。

其次，要做好防雷設施運行維護管理工作。要引入反季節工作法，這樣可最大限度消除防雷設施所存在的問題和漏洞，進而確保進入雷雨季節后可有效發揮防雷設施的作用。在雷雨季節期間要加強巡護力度，一旦發現防雷設施出現故障則立即處理，這樣可確保線路有效供電。定期對防雷地網進行巡視檢查，確保電阻穩定。按照國家相關規定，對現代防雷設施進行預防性試驗工作，掌握防雷設施運行情況。

4.結語

綜上所述，10KV輸電線路被廣泛應用于生產生活中。做好配電線路防雷工作對于確保生產生活的有序進行具有重要作用。因此，在防雷工作中，要根據線路的實際情況而選擇科學合理的防雷措施，并建立完善的管理制度，保證可靠接地，這樣才能確保10KV電網的有序運行。