10kV配電網防雷難點及措施探討

摘 要：10kV配電網直接面向電力用戶進行電能分配，對整個電力能源的配送具有非同尋常的意義。由于配電網運行環境比較復雜，架空線路容易遭受雷擊，從而引起線路跳閘，甚至導致線路斷線。根據10kV配電網防雷現場運行經驗，分析了10kV配電網防雷難點，同時結合恩平供電局一起10kV絕緣導線雷擊斷線，探討10kV配電網防雷措施，為恩平地區10kV配電網防雷工程奠定堅實的基礎。

關鍵詞：10kV配電網；防雷；絕緣導線；斷線

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0144-01

引 言

與110kV及以上輸電網相比，由于10kV配電網的復雜性，它無避雷線保護、絕緣水平低，易受直擊雷和感應雷的危害，而且在絕緣配置上大多采用針式絕緣子，在雷電活動少時，可滿足正常運行的要求。但在雷電活動頻繁，遇到不利的氣候條件時，易發生絕緣子雷擊閃絡或雷擊斷線及其他原因誘發的閃絡事故[1～2]。特別是10kV絕緣導線，據統計據顯示，日本境內中壓配電線路絕緣導線雷擊斷線率高達96.8%[3]。因此，如何做好10kV配電網防雷工作成為供電部門迫切需要解決的問題。

1 10kV配電網防雷難點

脫離避雷線的保護，10kV配電網絕緣水平較低，在南方夏季雷雨季節，約70%配電線路跳閘的原因是雷擊。雷擊對配電網設備損害較大，造成變壓器、柱上開關、隔離開關等設備燒毀，導致10kV線路跳閘。與主網不同，配電網故障定位系統精度不高，通常需要搶修人員進行故障特巡，特別對于偏僻山區，花費人力物力較大，復電時間較長。

另外，10kV絕緣導線斷線現象在雷雨季節時有發生，部分雷擊嚴重的地區次數比較頻繁。其形成機理為當幅值足夠高的感應雷或直擊雷過電壓作用于絕緣導線引起導線絕緣層、絕緣子擊穿和閃絡后，導線絕緣層上的擊穿點呈一針孔，接續的工頻續流電弧的弧根受到周圍絕緣層的阻凝，不能移動，只能固定在針孔處燃燒。電弧弧根溫度很高，又集中在一點燃燒，再加上導線自身重力的影響，絕緣導線再極短的時間就會斷線[4]。

2 配電網防雷措施

2.1 加裝氧化鋅避雷器

目前，在配電網中加裝避雷器是防止雷擊線路、設備最有效的保護措施。一般來說，氧化鋅避雷器在配電網中比較常用，因為它具有電氣性能好、通流容量大、無續流、耐污性能好等特點，可大大提高線路設備的絕緣水平。不過，根據現場運行經驗來看，氧化鋅避雷器雖然具有很多優點，但是在發生雷擊后，由于氧化鋅避雷器是硅橡膠外套，當雷擊點發生在避雷器且雷擊點很小，夜晚搶修時，運維人員很能發生故障點。建議偏僻地區配電線路采用瓷外套氧化鋅避雷器，當發生雷擊時，運維人員相對容易發現雷擊點。

2.2 降低桿塔接地電阻

雷電直擊線路或因雷電感應過電壓導致線路閃絡時，雷電流或感應產生的沖擊電流都要經過桿塔接地裝置流入大地，降低桿塔接地電阻可降低塔頂與導線之間的電位差，以防止反擊[5]。在發生雷擊故障后，運維單位對雷擊點進行接地網接地電阻進行測量，經常發現接地電阻不符合行業標準，這點在用戶設備特別明顯。廣東電網配電網運行規程中規定，若配電變壓器容量小于等于100kVA，接地電阻要小于10Ω；若配電變壓器容量大于100kVA，接地電阻要小于4Ω；柱上開關等重要設備，其接地電阻要小于4Ω。

2.3 提高絕緣水平

由于配電網運行比較復雜，通過安裝避雷線提高絕緣水平費用龐大，不符合實際。一般來說，10kV線路耐張絕緣子采用2片玻璃絕緣子或陶瓷絕緣子，負荷正常運行時要求的絕緣水平。但是，2片絕緣子雷擊閃絡電壓約300kV，而感應雷過電壓為300～400kV[5]，因此有可能引起線路閃絡導致跳閘。所以，可以選擇在雷電活動頻繁的地區增加一片絕緣子，提高局部地區絕緣水平，減少雷擊閃絡事故發生次數。

2.4 安裝防弧金具

由于針對10kV絕緣導線斷線的情況，中國電科院與多家單位合作，研究出6種“疏導式”和“堵塞式”防護產品。“疏導式”防護措施允許工頻續流起弧，疏導電弧弧根轉移到特制的金具上燃燒，保護導線免于燒損；“堵塞式”防護措施阻止工頻續流起弧，從根本上排除導線燒損的因素[4]。其中，防護產品主要有剝線型防弧金具、放電箝位柱式瓷/復合絕緣子、穿刺型防弧金具、環形電極帶外串聯間隙金屬氧化物避雷器、穿刺電極帶外串聯間隙金屬氧化物避雷器、穿刺型放電箝位柱式瓷/復合絕緣子，穿刺電極帶外串聯間隙金屬氧化物避雷器是我局采用防護工具之一。穿刺電極帶外串聯間隙金屬氧化物避雷器既利用堵塞有兩種優勢：①通過金屬氧化物避雷器抑制工頻續流起弧；②穿刺電極將電弧從絕緣導線引導到電極上，保護絕緣導線避免斷線。

2.5 提高配網饋線自動化覆蓋率

南方地區夏季雷雨季節雷擊活動頻繁，但是引起線路跳閘的主要是由于雷電感應過電壓，且瞬時故障造成開關跳閘的案例不在少數。因此，在雷電活動頻繁的區域，提高配網饋線自動化率，投入自動重合閘功能，可以實現快速復電，減少停電時間，同時減少運維人員工作量。另外，如果重合于永久故障上，通過自動化開關配合，隔離永久故障，實現非故障段快速復電。

3 10kV絕緣導線斷線案例分析

恩平供電局采用穿刺電極帶外串聯間隙金屬氧化物避雷器作為10kV絕緣導線防雷措施之一。作為防雷措施，以兩桿塔或基塔作為一個單元安裝一組穿刺電極帶外串聯間隙金屬氧化物避雷器，即每隔約100m安裝一組，保護效果良好。今年夏季雷雨天氣，某供電所發生一起10kV絕緣導線斷線的事件，斷線位置剛好處在防護工具安裝點。斷線事件發生后，運維人員檢查現場情況，發生防護金具的穿刺電極只是卡在絕緣導線的絕緣層上，而穿刺電極并有與導線實際接觸。因此，當發生雷擊時，工頻續流電弧并沒有在電極上燃燒，而是在絕緣導線上燃燒，電弧弧根幾千度的高溫將絕緣導線燒斷，穿刺電極帶外串聯間隙金屬氧化物避雷器沒有起到防雷作用。這是一起由于施工質量不過關導致10kV絕緣導線斷線的典型案例，運維單位應吸取這種經驗，避免日后出現類似情況。

4 結 語

10kV配電網防雷措施較多，其中加裝氧化鋅避雷器、降低桿塔接地電阻、提高絕緣水平、安裝防弧金具、提高配網自動化饋線率都能收到良好的效果。在絕緣導線上安裝防弧金具時，要注意施工規范問題，穿刺電極要與導線接觸良好，防弧金具發揮防雷作用。

參考文獻

[1]胡 毅，王力弄，鄭傳廣，等.10kV線路防雷擊及污閃的絕緣塔頭和橫擔[J].高電壓技術，2007，33（12）：108～110.

[2]李景祿，吳維寧，楊廷方，等.配電網防雷保護的分析與研究[J].高電壓技術，2004，30（4）：58～59.

[3]王茂成，呂永麗，鄒洪英，等.10kV絕緣導線雷擊斷線機理分析和防治措施[J].高電壓技術，2007，33（1）：102～105.

[4]陳維江，沈海濱，王秀娟，等.10kV配電網架空絕緣導線雷擊斷線防護[J].電網技術，2007，31（22）：34～37.

[5]吳居上.陽江地區配電網防雷間隙防雷性能及可行性研究[D].華南理工大學，2016.

收稿日期：2018-11-6