10kV配電線路防雷措施初探

孫秋雅 唐星晨 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司句容市供電分公司

進入21世紀以來，社會經(jīng)濟的發(fā)展日益迅速，在這樣的背景下，我國電力系統(tǒng)的整體水平得到了不斷地提升，也不斷地滿足著不同用戶的用電需求。但是，由于受到各類外界因素的影響，用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性會受到極大的影響。在目前的10KV配電線路的運行過程中，雷電故障發(fā)生的頻率逐漸增高[1]，該故障類型也引起了人們的關(guān)注。從用電安全的角度來說，保證配電線路的安全性與穩(wěn)定性不但能夠可以高效、持續(xù)地為用戶供電，而且還能夠有效地提升電力系統(tǒng)的安全效果。

一、10kV配電線路概述

（一）10kV配電線路發(fā)展現(xiàn)狀

10kV配電線路是我國電力系統(tǒng)的主要方式，廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)地區(qū)。對于城市10kV配電線路，人流相對較大，因此必須反復(fù)考慮人們的安全。在大多數(shù)情況下，城市10kv配電線路通常是電纜配電。架空線路經(jīng)常用于農(nóng)村地區(qū)或城鄉(xiāng)結(jié)合的地區(qū)的配電。10kV配電線路的運行環(huán)境多為室外，布局點較多，大大增加了運行維護的難度。此外，由于許多外部因素的影響，故障會及時發(fā)生，影響用戶的正常電源。如果情況嚴重，甚至?xí)斐蓢乐氐慕?jīng)濟損失和傷亡。此外，不同地區(qū)10kv配電線路設(shè)備差異很大，供電過程復(fù)雜，大大增加了10kv配電線路故障的可能性。因此，工作人員必須具有高度的專業(yè)精神，及時查明故障的原因和地點，并進行有針對性的處理，以減少故障造成的影響和損失。

（二）10kV配電網(wǎng)線路的特點

（1）線路分布復(fù)雜。當前，大部分10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)的分布非常復(fù)雜，特點是長線路、多重點、面積大。一般來說，10kv配電線路長時間在室外運行，因此許多因素對其產(chǎn)生不利影響。此外，配電線路經(jīng)常出現(xiàn)各種常見故障，使故障排除和維修變得困難，導(dǎo)致檢查和維修失敗。一般來說，一條干線包含許多支線，向各個方向輸送電力資源。巨大、復(fù)雜、分布廣泛的電路特性阻礙了電力信號的傳輸。因此，當線路的某個位置出現(xiàn)故障時，很難及時定位和檢測故障，導(dǎo)致故障無法快速解決，加深了故障的影響。（2）地球的容量很大。對于節(jié)約的電流，地球的容量可以正確地將它排出。當?shù)孛嫒萘吭黾訒r，分流效應(yīng)越來越強，相反，電流信號逐漸減弱。10kv配電網(wǎng)分布范圍廣，復(fù)雜，線路延長長度很長，這也是其在地球上容量大的原因。該問題導(dǎo)致并聯(lián)動作影響下的節(jié)電信號難以檢測，增加了維修人員故障定位檢測的難度，影響了電路運行的穩(wěn)定性。（3）接地電阻較大。通常，當配電線路運行時發(fā)生接地故障時，會產(chǎn)生一些電阻，但如果產(chǎn)生的電阻過高，則會影響配電故障的評估、定位和檢測，降低電路的信號強度，并阻止及時檢測故障。同時，目前大部分10kV配電線路塔均由石灰材料組成，這也提高了故障發(fā)生時的阻力，影響了故障檢測和定位。

二、10kV配電線路出現(xiàn)雷擊原因

雷擊主要指的是雷云之間或者通過雷云對于整個地面物體進行輻射放電的一種光學(xué)物理自然現(xiàn)象。當10kV配電線路穿越較高建筑物或其他物體時，這些較高的建筑物或其他物體最容易落雷，造成10kV配電線路直擊雷的發(fā)生。當10kV配電線路遭遇直擊雷或發(fā)生感應(yīng)雷，如果沒有對線路進行防雷保護措施，將會直接造成配電設(shè)備嚴重破壞，甚至可能造成重大人員傷亡。感應(yīng)雷過電壓是配電線路雷擊故障中發(fā)生頻率最高的一種故障類型，即在雷云劇烈的摩擦放電之前，配電線路上的正電荷被電場突變點周圍的導(dǎo)線所吸引，從而變成了束縛電荷，在這種物理變化之中，雷電中大量的電荷會進入到配電線路之中，并且沿著線路進行移動。當雷電開始放電的時候，負電荷就會在瞬間被中和，正電荷的束縛力也會瞬間消失。所以，在配電線路中，正負電荷將會以電壓波的方式快速地向配電線路的兩端進行擴展。與此同時，在直擊雷放電之后，在配電線路上會形成非常強烈的脈沖磁場，該磁力線可以透過配電線路的導(dǎo)線跟地面上形成一個電氣回路，也就會產(chǎn)生瞬間的感應(yīng)雷過電壓，它的電壓值會達到500kV左右[3]，將會對配電線路造成非常大的破壞。所以，在目前的配電線路雷擊故障預(yù)防措施中，改善這種感應(yīng)雷過電壓是最主要的工作內(nèi)容。

三、10kV配電線路防雷措施研究

（一）加裝避雷針

避雷針主要是專門用于防止露天設(shè)備、配電設(shè)備和比較高大型建、構(gòu)筑物遭遇直擊雷的裝置。它由受電尖端（接閃器）、接地引下線和接地裝置三部分構(gòu)成。避雷針利用其屹立地面的有利位置，當附近空中有雷電放射時，把雷電流引向自身，并通過大地泄放，避免所在建筑物遭遇雷擊損壞。但傳統(tǒng)的避雷針需要經(jīng)常地養(yǎng)護，我國研制的氧化鋅避雷針能夠?qū)崿F(xiàn)全面保護10kV配電線路安全的目的，避雷針引雷和防雷是目前我國10kV配電線路最為常用的一種防雷技術(shù)手段。

（二）降低桿塔與土壤的接地電阻

在10kV配電線路，常使用以下兩種措施來降低接地電阻：一是對于水平的接地體，如果在其接地體附近存在一些導(dǎo)電性較好的泥土、河道、湖泊等就可以考慮采用這種方法。該方法使用距離要求相對較遠，長期與泥土等物質(zhì)的接觸極易發(fā)生腐化，若使用需要定期維護和調(diào)換。二是使用接地降阻劑，在整個水平接地體周圍添加降阻防腐劑，可降低土壤電阻，高效膨潤土是最常用的降阻防腐劑，同時對接觸的接地體起到一種更好的土壤抗蝕和增強防腐蝕的作用，在加水后還能以較大的體積倍數(shù)膨脹，降低了接地體與土壤接觸電阻，能夠有效降低水平接地體周圍土壤的接觸電阻，是廣泛使用的降阻方法。

（三）提高線路絕緣水平

為了有效地解決雷擊線路跳閘問題，可以采用加強線路絕緣的方式，這種方式的應(yīng)用效果比較明顯，廣泛應(yīng)用到了實際工程領(lǐng)域中。從具體實施上來看有兩個方面，其一是提高絕緣子數(shù)量；其二是利用架空絕緣導(dǎo)線、瓷橫擔(dān)等方式直接替換裸導(dǎo)線。相同條件線路雷擊絕緣能力水平相同條件下，采用瓷橫擔(dān)可以有效率地降低不同線路受到雷擊導(dǎo)致跳閘的概率。提高配電線路的裸絕緣技術(shù)水平，可以提高線路在直擊雷和感應(yīng)雷過電壓下的防雷性能。參照有關(guān)仿真實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，增強絕緣性，有助于改善在兩種過電壓情況下的防雷效果。受到雷電過電壓的影響，耐雷水平與絕緣子片數(shù)存在正相關(guān)的關(guān)系，在建弧率降低之后有助于減小跳閘事故的發(fā)生。研究表明，絕緣子內(nèi)片的數(shù)量直接影響到線路性能高低，一般可以通過線性關(guān)系進行描述，增加絕緣子有助于達到更高的耐雷水平，可以將跳閘率控制在較低的水平。

（四）自動重合閘與線路防雷保護

電纜配電線路上的一次雷擊放電故障，約80%以上的都是瞬時性的。配電電纜線路直接遭受閃電雷擊時，線路上的絕緣子在較大雷電的通過電壓下也會發(fā)生的雷電閃絡(luò)，此時線路絕緣只是暫時的失去其絕緣性能，在大多數(shù)的情形，弧道電離消除的時間不超過0.2-0.3s，經(jīng)此時間之后，線路絕緣即完全恢復(fù)其電氣強度，并允許在正常的運行電壓下重新合閘。在雷擊故障跳閘和自動重合之間的時間間隔很短，即故障停電的時間很短，因此對各種用電設(shè)備的正常工作，幾乎都不會感到有什么影響，從而大大限制了雷擊故障范圍的擴大，消除了可能造成的停電事故。從研究統(tǒng)計得出，一般配電線路上，有超過一半的瞬時性短路故障，可以通過自動重合閘使供電不間斷。而且，從經(jīng)濟的角度來考慮，安裝一套自動重合閘所需要的費用與停電可能造成的經(jīng)濟損失相比是較小的，其技術(shù)經(jīng)濟性比較好，所以，裝設(shè)自動重合閘裝置自動重合閘是防雷保護工作中的一項重要技術(shù)措施。

（五）科學(xué)的設(shè)置接地引下線

10KV配電變壓器的外殼和避雷器之間的引下線長度需要縮短，不然會導(dǎo)致電壓降增加。在當避雷器和電壓降因為雷擊而出現(xiàn)的電流疊加時，會給配電變壓器絕緣造成損傷。除此之外，還需要相關(guān)人員對接地引下線進行卡子的固定，這樣能夠保障接地引下線深扎在土壤中，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與此同時，還需要針對接地極與接地引下線做好防腐蝕的技術(shù)處理，并強化接地極和接地引下線的表層抗腐蝕能力，這樣既能夠保障接地引下線的使用壽命，又能夠讓其泄流和導(dǎo)流的效果更穩(wěn)定。

四、結(jié)束語

從總體上來說，雷電是一種非常常見的大自然現(xiàn)象，也是不可避免的自然問題，所以，雷電情況會對配電線路的正常、安全運行產(chǎn)生較大的影響。在日常的維護與預(yù)防工作之中，可以通過采用相應(yīng)的預(yù)防措施來降低雷擊現(xiàn)象對配電線路的影響。在具體工作之中，工作人員要結(jié)合當?shù)氐沫h(huán)境特點以及氣候特點對雷擊隱患進行全面地分析，并且采用有效的針對措施來提高線路的預(yù)防雷擊效果。同時，在日常的維護工作中，要加強對10KV配電線路以及電網(wǎng)的運行做好安全檢測工作，確保其防雷擊系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)之中，從而提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。