試析10kV配電線路防雷保護措施

劉明新

【摘 要】10kV配電線路屬于電力系統的重要組成部分，其防雷工作直接關系到供電安全問題，也是電力系統安全、可靠、穩(wěn)定運行的基礎。在新形勢下加強對10 kV 配電線路的防雷保護是配電網系統中最核心的問題。

【關鍵詞】10kV配電網；供電安全；防雷保護

隨著經濟的快速發(fā)展，社會各方面用電量驟增，原有的配電網難以滿足人們日益增長的用電需求，因此配電網的建設、改造得到了供電企業(yè)的廣泛關注和高度重視。電纜敷設進度慢，投資較大，而架空裸導線存在著走廊和安全問題，故架空絕緣導線在當前應用最為廣泛，特別是廣大的農村地區(qū)，農網升級改造后，架空線路絕緣化率達90%以上。其優(yōu)點固然很多，但也有弊端，最為突出的就是雷擊斷線故障。

雷電是常見的一種自然現象，也是引起10kV配電線路故障的主要因素。因此，為提高10kV配電系統的整體質量，首先必須抓好10kV配電線路的防雷保護工作，采取全方位、多層次的有效防雷保護措施。這樣才能滿足廣大群眾的用電需求，也能盡量減少雷擊風險。

1.10kV架空絕緣導線雷擊斷線原理分析及現有預防對策

1.1原理分析

雷擊是一種帶電云層與地面放電的自然現象，通常分為直擊雷和感應雷，前者是指云層直接對地面某一點放電，破壞力巨大；后者又叫二次雷，多指直接雷發(fā)生后，所產生的余波，對周圍事物造成的放電現象。

過電壓擊中裸導線后，工頻電弧會沿著導線移動，因為弧腹溫度低于弧根，而弧根沿著導線表面滑動，弧腹則向空中飄浮，導體通常不會被燒損，也就不會發(fā)生斷線故障。而絕緣導線被雷電過電壓擊中時，過電壓勢能大但時間短，通常會引起絕緣層被擊穿，從而發(fā)生絕緣子閃絡現象。同時，工頻短路電流受限，不像裸導線被擊中時那般，弧根在表面滑動，以至于高溫度的弧根，容易集中在被擊穿后的絕緣層處燃燒，最終因雷擊導致斷線。

2.10kV配電線路防雷保護措施存在的問題

2.1 設計安全缺乏合理性

當前10kV配電線路雷擊事故頻發(fā)，其中有很大一部分原因就是配電線路的設計安裝環(huán)節(jié)不夠合理。大部分配電電路設計中的防雷設計均是參照最根本的標準開展的，并未考慮到當地的地質情況與氣候條件。

2.2 防雷設備的匱乏

一些電力企業(yè)為了節(jié)約開支，傾向于使用公用的避雷器設備。這雖然具有一定的防雷功能，但防雷效能均有不同程度的下降。不少電力企業(yè)在架設10kV配電線路線路前，已預先設定了安裝數量。因此，避雷器數量不多，無法達到相應的防雷效果。

2.3 配電線路本身存在的難以避免的問題

通過大量實踐發(fā)現，10kV配電線路受到雷擊的原因之一是由配電線路自身引起的。由于配電線路存在一些問題無法徹底消除，如線路架空、地極接地電阻等問題，導致線路會遭到雷擊。

2.4 設備維護管理不到位

10kV配電線路及相關防雷設備并非安裝后就萬事大吉，還須定期進行巡回檢查，及時處理相關故障，確保設備的正常運行。目前，大部分電力企業(yè)對配電線路的管理采用的是人工管理。在一些偏遠地區(qū)，線路管理難以達到標準要求，導致線路中的隱患難以被及時察覺，從而為線路的運行埋下安全隱患。另外，不少工作人員的專業(yè)技能不高，對工作缺乏較強的責任感，不能及時察覺線路中存在的磨損、老化、斷股等問題，因此，線路故障經常發(fā)生。

3.現有防雷擊預防措施

3.1目前多通過兩種方式預防雷擊斷線：

一是疏導法，該方法通過裸露絕緣子附近的絕緣導線，達到弧根移動的目的，如此一來，高溫弧根就不再集中于一點燃燒，絕緣導線也就不易燒損。該方法成本較低，操作難度不高，不過絕緣導線一旦裸露化，絕緣性和密封性就會受到影響。

二是堵塞，在絕緣導線上安裝避雷器等裝置，提高其絕緣性，從而降低閃絡發(fā)生率，阻止雷擊后工頻電流起弧。該方法具有良好的保護效果，但是成本較貴，安裝具有難度。

3.2按具體的方法來分，有以下多種：安裝氧化鋅避雷器、架空避雷線，使用鉗位絕緣子，增強導線絕緣能力，加長閃絡路徑，使用防弧金具、過電壓保護器等。最后兩種方法在目前應用較為普遍，能夠起到很好的保護效果。

3.2.1增強線路局部絕緣性能。在絕緣導線固定部位增厚絕緣層，被稱為架空絕緣導線。即指運行放電從加強絕緣邊緣部位或擊穿絕緣皮后擊穿導線，從而提高了局部絕緣性能。同時，能使線路的沖擊放電電壓增大，而且能節(jié)約線路造價。

3.2.2安放避雷器，以對架空絕緣線路形成有效的保護。避雷器容易老化的主要原因在于長時間受到工頻電壓的影響，偶爾還須承受雷電產生的過電壓與工頻續(xù)流。一旦避雷器老化后便會出現故障，導致配電線路供電不穩(wěn)定。為解決這一問題，通常使用金屬氧化物避雷器。在配電線路雷擊高發(fā)段進行選擇性安裝，同時，將避雷器安裝在柱上開關、配電變壓器等相關配電設備上。

3.2.3經實驗證實，在絕緣子兩端并聯放電間歇，可避免絕緣導線的絕緣層被擊穿。從根本上解決了絕緣導線的雷擊斷線問題。

3.3在建設線路桿塔的時候應嚴格遵守施工標準與驗收標準，保障線路的防雷水平。對工作中的線路桿塔，應在雷雨季節(jié)來臨前完成接地電阻測量工作。為改善接地電阻值一般可采用4 種辦法，包括增加接地面積，增設接地扁鐵，接地槽換土，敷設相關降阻劑等措施，以起到防雷作用。

3.4 降低接地電阻

降低接地電阻是減少線路跳閘的有效措施。由于10 kV 配電線路雷擊跳閘問題大多數都是由感應雷造成的，而使接地電阻變小有利于雷電流沖擊波的泄放，以免雷電沖擊波損壞相關配電線路設備。同時，通過降低接地電阻能使雷擊對桿塔的電位降低，預防雷電波經地面反擊配電線路。降低接地電阻通常采用2 種措施：一是水平接地體，對接地裝置進行防腐處理，盡量延長接地網的使用壽命；二是應用降阻劑，實踐證實，將高效膨潤土降阻防腐劑添加到水平接地體周圍，可使桿塔的接地電阻變小。

3.5 10kV配電設備的相關防雷措施

配電變壓器防雷措施：低壓側安裝低壓避雷器，與高壓側避雷器、低壓側中性點、變壓器外殼共同接地。接地電阻值大小：容量<100kVA 的配電變壓器接地電阻值必須在10Ω以內；>100kVA的，接地電阻值必須在4Ω以內。

柱上開關的防雷措施：研究發(fā)現，柱上開關由于缺少避雷器保護，一旦開關打開，雷電波將會沿著配電線路到達開關處，產生雷電全反射。若雷電較大時會對開關造成嚴重損毀。應在開關、刀閘兩側安放避雷器，起到防雷作用。

電纜分支箱的防雷措施：近年來電纜分支箱與環(huán)網柜得到了更廣泛的應用，而相關防雷問題也逐漸暴露出來。目前，一般采用抑制感應雷過電壓來預防雷電，適用于10kV電纜化的環(huán)網供電系統。常見做法就是使用避雷器，要注意避雷器保護點位置的選擇。一是，對整個環(huán)網回路的任一單元都安設避雷器，由于避雷器數量偏多，存在一定的局限性。不僅增大了成本，而且也影響到系統運行的整體可靠性。二是，有選擇地在環(huán)網單元安設避雷器。這須根據電網的具體情況選用合適的避雷器安裝方法。若在環(huán)網回路中有一段架空線路，應將避雷器安裝在架空線路兩端的環(huán)網單元上。無間隙金屬氧化物避雷器具有免維護、防爆脫離功能等優(yōu)點，是最理想的避雷器。

3.6 重視線路的維護管理

線路管理人員要加大對配電線路的監(jiān)管力度，嚴密監(jiān)控配電線路的運行狀態(tài)。同時，結合用電需求對線路的分布情況進行適當調整，以盡量避免線路超負荷的問題出現。遇到用電高峰期，可通過紅外檢測儀來了解線路連接器的溫度，若溫度有異常應馬上采取相關應急措施，防止配電線路由于溫度過高而導致線路熔斷或變壓器被燒毀。此外，還應加強對相關配電線路設備的管理，由專人負責，做到定期檢查，定期維護。比如，對開關、電纜、避雷器等設備要定期檢測，若發(fā)現問題應馬上進行維護或予以更換。對已經報廢或無法滿足線路正常運行需求的設備應盡快報備，以加快更換速度。注重對管理、維護人員的業(yè)務培訓，提高其專業(yè)能力以及對突發(fā)線路故障的處理能力。

4結束語

作為當前社會不可缺的資源，電能供求日益緊張，配電網中10kV架空絕緣導線明顯增多，隨之而來的安全問題也不容忽視。雷擊斷線是發(fā)生率較高、威脅最大的一種故障，必須采取有效的措施盡量避免。

（作者單位：國網武漢漢南區(qū)供電公司）