10kV配電網防雷技術研究

胡志強

摘 要：本文通過對雷電對電力設備的危害分析，總結了10kV配電網雷擊事故的原因。在此基礎上，結合實際，提出了10kV配電設備及10kV配電線路防雷的技術措施和改進措施。

關鍵詞：10kV配電網；防雷技術；技術改進

中圖分類號：TM862 文獻標志碼：A

10kV配電網設備和分布更為廣泛，與用戶密切相關，在10kV配電線路防雷線相同，其絕緣水平低，更容易發生雷電事故，影響電力用戶，甚至危及人身安全。因此，防雷是安全、電網運行的可靠性。在分析各種配電網防雷技術特點的基礎上，提出了一種10kV配電網防雷技術方案，包括10kV配電網防雷和10kV配電網設備防雷。結果可為10kV配電網的安全運行提供參考。

1 雷擊對電力設備造成的危害

雷擊不僅給配電網帶來了危害和安全隱患，而且造成巨大的經濟損失。2015年江門某城區10kV配電網為例（見表1），總行程的50倍，由于雷擊跳閘26次，雷電旅行52%的總次數，雷電會造成電力設備的損壞、斷線、接地事故，可見雷電的最大的安全隱患，10kV配電網現狀。

2 國內中壓配電網防雷技術

配電網的防雷技術分為中壓配電網、防雷技術和防雷技術兩個方面。

2.1 線路防雷技術

分布線包括架空線路和電纜線路。后者深埋地下，雷聲也不那么響亮。因此，配電網的防雷技術主要是架空線路防雷。防雷措施包括設置避雷器、安裝線路避雷器和防雷硬件。

2.1.1 架設避雷線

避雷器的安裝是我國的一項基本防雷措施。根據國內電力行業的常規做法，僅使用1km～2km的線路進入和退出線路變電站和電站。對于所有重要的線路和重雷區域，避雷針安裝在整條線路上。10kV架空線路一般沒有避雷針，但雷區和重要線路，設置單避雷針。

2.1.2 安裝線路避雷器

自1993年以來，中國一直在發展線路避雷器。實際運行表明，線路避雷器的安裝提高了雷電防護等級，大大降低了閃電速度。目前，在地形復雜的雷擊區域，約35kV線路避雷器保護。10kV配電網安裝了氧化鋅避雷器和間隙避雷器。

2.1.3 安裝防弧金具

在安裝了電弧保護硬件后，線路可以承受一定的雷電閃絡概率和工作頻率連續電流電弧。防雷配件可將電弧導向金具，防止導體燒毀。防弧金工具主要有兩種剝離型防弧金工具和刺穿式反弧隙。防弧金工具在江門、佛山推廣后，對防止絕緣導線斷線有明顯效果。

2.2 設備防雷技術

2.2.1 配電變壓器防雷

根據交流電氣設備的過電壓保護和絕緣協調，配電變壓器的高壓側通常由避雷器保護。避雷針接地線，變壓器低壓側中性點和變壓器金屬外殼3點連接。同時，為了避免“正向和反向過電壓”的危險，最好在低壓側安裝避雷器。

2.2.2 開閉所防雷

避雷器的安裝是限制雷電過電壓的主要途徑。主要措施是在公交線路、線路、開、閉公共汽車上安裝避雷器。同時，在開啟和關閉過程中，避雷器與保護裝置并聯。當有危險的過電壓時，避雷針會移動，避雷針進入地面保護裝置。

2.2.3 開關設備防雷

目前，避雷器的防雷措施主要應用于接觸式開關和支路開關等電路交換設備，有效地防止了雷電電壓入侵所造成的設備損壞。

表1 2015年江門某城區配電網10kV線路跳閘情況統計

10kV線路總跳閘次數 雷擊引起線路跳閘的次數 雷擊跳閘線路重合閘投入條數 雷擊跳閘時線路重合成功次數 雷擊跳閘時線路重合失敗次數

50 26 23 20 3

3 10kV配電網雷擊事故發生的原因分析

通過對雷擊事故的分析，結合相關文獻綜述，對10kV配電網發生雷擊事故的原因、存在的主要問題進行了以下幾方面的研究：當地的年平均雷暴日數高TD的價值，在頻繁的雷電數下降；避雷器性能部分安裝或安裝位置不合理的不足部分；絕緣子質量或技術參數達不到要求；接地裝置不合格，年久失修，連接部分的線腐蝕；防雷設施薄一點，或雷電感應過電壓是很容易找到出路，再造成損害的；操作和維護是不夠全面的，長時間不擦避雷器、絕緣子電壓與絕緣參數，從而大大降低，一旦被擊中會使避雷器電路燒毀變壓器瓷破裂、爆炸等。

4 10kV配電防雷技術建議

4.1 10kV避雷線保護

地線在抑制感應過電壓方面具有一定的作用，但由于雷擊后導致的10kV中壓配電網絕緣水平低，所以不能有效地防止雷擊，避雷針設計難度大、成本高。此外，“DL/t6201997”過電壓保護和絕緣配合的ac電單位，35kV及以下，一般不設置沿著線，加強耦合地線或絕緣安裝。因此，對于10kV的架空線路，應考慮線路投資因素，提高可靠性，一般不全是避雷針，只有強雷擊活動場所，在電線桿和線路上經常出現雷擊故障，安裝避雷針或架空導線，才能提高塔的接地電阻。

4.2 10kV配電變壓器防雷

配電變壓器的主要防雷措施是避雷器的保護裝置。根據規定“電氣設備”過電壓保護的設計規范應由配電變壓器的高壓側避雷器保護。但是，如果避雷器只安裝在高壓側，變壓器就不能免除“正負過電壓”的危害。因此，10kV配電變壓器的高、低壓側應由避雷器保護，避雷器應盡可能地靠近變壓器的安裝位置。與此同時，避雷器的接地線、變壓器低壓側的中性點和變壓器的金屬外殼應在3點接地。

4.3 10kV線路避雷器

對于10kV架空線路，建議設置線路型避雷器以防止雷擊。建議使用復合夾克衫和交流間隙金屬氧化物避雷器，有效地降低絕緣導體的閃電故障率和閃電跳閘率。同時，針對不同的中性點接地方式，建議采用不同的避雷器。由于中性點接地系統的有效性，該系統在中性點以下的系統設備中沒有有效的接地系統，外部過電壓引起的雷電較低，最大的長期工作電壓避雷器需要較低，推薦避雷器。在沒有接地的情況下，基于系統諧振過電壓和斷續電弧接地過電壓的發生和嚴重程度，基于系統諧振過電壓和斷續電弧接地過電壓的可能性，在無接地的情況下，可以選擇金屬氧化物避雷器或碳化硅閥避雷器。

4.4 10kV線路開關設備防雷

10kV線路開關設備是雷電避雷器保護的主要措施，在脈沖電壓開關設備絕緣下避雷器放電電壓，避雷器可迅速切斷電源，保證避雷器自身的安全恢復正常運行。10kV斷路器和負載開關應配置一個閥式避雷器保護裝置。在正常情況下，斷路器和電力斷路器、負荷開關、或隔離開關應安裝在閥門領域的避雷器，接地線應該連接到斷路器和其他設備的金屬外殼，和接地電阻不應超過10Ω。

結論

總之，閃電是一種古老而復雜的自然現象，對人類生存、生產活動的干擾，配電線路的正常運行，今天也有一個負面影響，我們必須抓住關鍵點的閃電保護，防雷措施，提高配電網供電的可靠性。這就要求我們不斷努力探索，采取綜合管理的各種方法和措施，減少雷擊對配電線路造成的破壞，保證供電能力的穩定。

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