淺談10kV架空配電線路防雷措施

楊雁琳

摘要：隨著經濟和各行各業的快速發展，電力行業發展也十分快速。文章簡要介紹了雷擊對架空配電線路的危害，結合10KV架空配電線路特點，分析了雷擊事故中設備方面的原因，闡述了10KV架空配電線路的主要防雷措施，并對各種措施的特點進行了分析。

關鍵詞：危害;防雷措施;配電線路

引言

近些年我國經濟迅速發展，人民生活水平日益提高，然而社會的發展離不開能源的消耗。電能作為重要的二次能源，在國民生活中占有舉足輕重的地位。輸電線路作為電能傳輸的通道，是電力系統的重要組成部分，然而也是電力系統最薄弱的環節。由于輸電線路分布區域廣，絕大多數處于室外，經常處于大風、暴雨、雷電以及各種不確定因素的環境下，從而給電力系統的運行造成威脅。雷電作為常見的自然現象，是導致輸電線路出現故障的重要因素。由于雷擊引起輸電線路的過電壓可達到幾百萬伏，這一過電壓也稱為外部過電壓或者大氣過電壓，如果這一大氣過電壓在系統內傳播，就會給系統中的電氣設備的絕緣帶來極大威脅。加強防雷接地設計和設備維護，可以減少或防止此類問題的發生。

1雷電放電概述

雷電作為常見的自然現象，在電力系統中會引起超過正常電壓很多倍的雷電過電壓，它是造成電力系統故障的主要原因。雷電放電所產生的雷電流流過輸電線路將引起巨大的電磁效應、機械效應和熱效應，從而對輸電線路安全穩定的運行產生巨大的威脅，所以在設備投入運行之前要進行運行截面的選擇、設備的穩定性、開斷能力、關合能力等一系列校驗。從氣體放電的特性來看，雷電屬于一種超長空氣間隙的火花放電過程。在設備實際運行時，雷電流具有極性效應，設備可當作棒極，雷云相當于板極。根據雷電放電的三個階段，可將雷電流繪制成標準雷電流波形進行分析。

2雷擊故障的主要類型

雷擊將在系統中產生雷電過電壓和雷電過電流。雷電過電壓將危及設備絕緣甚至造成停電;雷電過電流將損壞被級物體。雷擊故障的主要類型分為以下三種。1）直擊雷過電壓，被擊中物體將產生高于正常電壓的過電壓。輸電線路大多工作于戶外，考慮實際情況的需要，如果輸電線路架設較低，由于樹木、道路、鳥獸和一系列人為因素，會造成線路損壞、短路等故障。所以一般高壓輸電線路架設的很高。但是線路高度的越高，受地理環境的影響，獨立架設在空曠的山區中，遭受雷擊的幾率也大幅提升。當雷電擊中桿塔導致絕緣子對地電位超過對導線端電位，從而形成反擊。2）感應雷過電壓，輸電線路附件會有其他物體，當雷電擊中這些物體時，由于電磁感應現象，在設備或輸電線路上會形成過電壓，從而擊穿絕緣子，造成短路故障引起跳閘。3）高壓雷電入侵波。雷電擊中輸電線路，雷電中的能量在輸電線路中以波的形式傳播，最終進入發電廠變電站，對電力系統中的設備形成過電壓，危及絕緣。

310KV架空配電線路防雷的措施

一直以來，雷擊事故是影響架空配電線路供電可靠性的主要因素。為防止雷擊事故，可采取以下措施。

3.1架設避雷線

避雷線架設在線路上方并且直接接地，可以降低雷擊事故的概率，提高線路耐雷能力。避雷線可抑制感應雷過電壓，以距地10M的架空線路為例，通過計算可得在線路遭受雷擊時的感應雷過電壓約為500KV;當架設避雷線后，感應雷過電壓約為300KV，比未架設避雷線感應過電壓降低近20%，由此可見避雷線可以有效抑制感應雷過電壓。根據電力方面相關規定，電壓等級1-10KV的架空線路，一般不架設避雷線;但是應根據負荷重要程度、地區雷暴日大小、地形條件及總投資等因素，選擇架設避雷線。

3.2采用合適的防雷接地裝置

接地電阻是防雷措施中一個重要的參數，在防雷設計中具有重要意義。各種防雷設備要配備合適的接地裝置才能達到降低過電壓的目的，所以接地裝置在防防雷中尤為關鍵。防雷接地是一種常見的接地裝置，使接地電阻減小則可以增加輸電線路的耐雷水平。如果接地電阻阻值過大，線路遭受雷電襲擊時，桿塔頂端的電位將會隨接地電阻值的增大而升高。過高的電位將使絕緣子發生擊穿現象，導致線路出現故障;反之降低線路接地電阻則將降低桿塔頂端電位，對輸電線路絕緣有一定的好處。輸電線路大多處于室外有著錯綜復雜的地理環境，受環境的影響使得接地電阻大不相同。所以不同的環境與不同的接地體相對應，通過導線將接地體與避雷線相連接，埋藏在大地中的接地體大多采用扁形或圓形鋼;由于有些環境中巖石的土壤電阻率較高，為了減小接地電阻有時需要加大接地體的尺寸。在高電壓等級輸電線路當中可采用增大接地網面積，接地網的電容與其面積成正比，電容值越大對應的電阻值將會越小;增加垂直接地體同樣是利用電容增加的原理降低基地電阻。

3.3沿線敷設耦合地線

架設耦合地線是一種有效防止絕緣子發生反擊導致線路故障的方法，其原理與避雷線有部分相似，一般用于電壓等級不高的輸電線路中，在實際施工帶電作業時是需要注意有可能會產生感應電壓，對操作人員的人身安全造成一定的威脅。

3.4減少避雷線保護角

避雷線保護角是避雷線和導線間與垂直線的夾角，架空地線如果具有較小的保護角，那么當出現雷電時，發生繞擊的概率將減少，從而提高輸電線路的耐雷水平，但是出于經濟性和安全性的角度考慮，不同的電壓等級對保護角的大小要求各不相同。保護角的選取要在線路安裝之前就做好預算，當線路投入運行時則不可改變保護角的大小。同一電壓等級架空線路處于不同地區時，其避雷線保護角也應有所區別，一般山區雷電更為頻繁，所以山區的架空線路上避雷線保護角應較平原地區避雷線保護角小一些。

3.5提高線路絕緣強度

輸電線路的絕緣水平主要取決于絕緣子，在過電壓下，如果絕緣子的絕緣強度不夠，則會發生閃絡，從而導致線路故障。所以適當增加絕緣子的個數、增加每一串絕緣子的表面積、增加絕緣子的爬電距離等方法可以有效提高閃絡電壓的大小，提高線路的耐雷水平。懸垂式絕緣子串對地雜散電容大于對導線雜散電容，導致絕緣子串上的電壓呈現U型分布，其中對導線側的電壓最高，對地側的電壓次之，中間的電壓最低。一般采用分裂導線或者加裝均壓環來使電位分布均勻。

3.6采用避雷器

常用的避雷器有閥式避雷器和氧化鋅避雷器，避雷器除了可以限制雷電波從外入侵到電力系統外，還限制因操作而引起的內部過電壓，具有一舉兩得的效果。氧化鋅具有非線性伏安特性。在低電壓時呈現高電阻性，在正常工作條件下幾乎沒有電流經過，在雷電過電壓時呈現底電阻，可以泄放大量的雷電流，當雷電消失之后又恢復到原來的工作狀態，從而達到保護輸電線路的目的。同時金屬氧化物避雷器還有一個好處是沒有空氣間隙，不受電弧的影響，不存在滅弧和電弧重燃危及線路絕緣的物體。由于上述特性使之廣泛使用于輸電線路的防雷措施中。

結語

在10kV架空配電線路的設置過程中，應當認識防雷設計在其中的重要性，同時也是保障線路實現安全運行的重要方法。結合當地的具體情況，在對地形地質條件進行綜合考察之后，在進行相關防雷方案的設計，并配置相關的防雷裝置，從而實現對雷擊事故的控制，為整個配電線路構建一個安全的運行環境。

參考文獻

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