簡述10kV架空配電線路常用防雷措施

李杰熾

廣東怡信電力工程有限公司 廣東 佛山 528200

引言

當前城鄉電網主要為10kV架空配電線路，這種線路較為復雜，并且容易受自然環境影響，整體絕緣水平較低，所以容易出現跳閘等事故，在配置架空配電線路過程中要提升防雷水平，改善防雷配置，比如對配電線路的雷擊跳閘加以控制可以確保人們在日常生活中用電安全，以下對相關內容進行分析。

1 10kV配電網線路的特點

1.1 線路分布較為復雜

10kV配電網系統具有線路復雜特征，表現為線路長、面積廣，還存在著重復分布情況。由于線路多數在戶外敷設，所以更加容易受到外界因素影響而導致故障頻發，在故障排除和運行維護方面難度更大。通常來講，一根配電主線中包括多個分支線路，以此為不同方向提供電力資源，同時也由于線路分布復雜影響了電力信號的傳輸，一旦某個位置出現故障要想快速判定故障位置難度較大[1]。

1.2 接地電阻較大

一般情況下，如果配電電路運行期間出現接地故障就會產生電阻，電阻過高會影響對電網故障的判斷和定位，還會對電路信號強度削弱。此外，當前多數10kV配電線路桿塔為混凝土材料，這種材料會加大故障出現時的電阻，不利于定位和檢測故障。

2 雷擊對10kV架空配電線路的威脅

在自然界中雷電是自然現象，會導致雷擊事故出現，這是由于地表濕氣蒸發和凝結后產生水滴，并在上空逐漸形成大面積的云，在氣流影響下相互摩擦，進而形成帶有正負電荷的電云，雷擊10kV架空配電線路后在導線中出現強烈的電磁感應，短時間形成高電壓，對電網的線路造成不利影響，比如跳閘、燒壞避雷器，進而對正常輸電造成影響，不利于社會經濟的健康發展。

10kV配電網利用較為廣泛，主要用于中低壓電力系統，通過中性點不接地以及消弧線接地方式滿足供電需要，也就是小電流接地系統，這是10kV配電網系統運行的重要方式，一旦受到雷擊災害10kV架空配電網運行也會受到影響。可將雷擊災害分為直擊雷以及感應雷。配電網具有結構復雜、絕緣性差等特征，加之配電線路中設置的避雷器、避雷線等設備，如果遭遇直接雷災害會嚴重影響配電線路，表現為電壓幅值增大，損壞電力設施，出現跳閘情況。盡管當前直擊雷事故逐年減少，不過由于雷擊災害導致的感應雷破壞電力設備的情況較多，據統計感應過電壓而導致的配電網故障大約為90%，故障發生后主要表現為閃絡故障[2]。

3 10kV架空配電線路雷擊的過電壓形式

3.1 直擊雷過電壓

整個過程為雷云擊中物體時，物體內部產生強大的雷電電流，由此在塔桿電力裝置中產生大量電壓。

3.2 感應雷過電壓

主要為雷電擊中周邊大地時，由于導電自身電磁感應產生過電壓，通常情況下構成部分包括靜電分量和電磁分量，靜電分量過程中經過先導通道中的雷電電荷靜電場瞬間消失，引發電磁感應電壓，電磁分量主要是雷擊電流出現在先導通道中引發的感應電壓。

4 防雷措施在10kV架空配電線路的利用

4.1 提升輔助線路絕緣水平

對10kV架空配電線路運輸產生的主要影響因素為地形地貌或氣流，容易出現重復性閃絡情況，常見于山區供電線路。通常情況下，多回路供電線路共同設置于同一組桿塔，從而達到節約供電線路投資的目標，但需要重點關注線路中間的塔桿，多個回路技術可造成傳輸距離較遠。若線路受到雷擊會導致線路絕緣子擊穿地面，這一過程中會對設置于同一塔桿的其他回路產生影響，威脅配電線路供電質量。

針對這一問題，需要增加線路絕緣強度，利用絕緣導線代替裸露的導線，同時增加絕緣子片數量，也可以在絕緣子支架上增加或者更換絕緣子型號以及絕緣皮（如圖1），還可以使用并聯的方式連接絕緣子，對雷擊電流進行分流，從而增強配電線路的防雷水平。同時同桿塔多回路亦可采取不平衡方式，如果不同回路的絕緣水平相同，配電線路遭受雷擊時會產生反擊。當不同回路的絕緣水平不同，絕緣水平低的設備出現閃絡時，其他回路的耦合概率就會相應增加，變相提高了其他回路的防雷水平。另外，在配電線路施工期間需要根據實際情況進行防雷措施的設計。需要說明的是，不同地區下路設計過程中必須充分考慮當地氣候情況，滿足線路的耐雷水平，以此對接地現象檢測。在雷雨季節需要進行接地電阻的測量，比如利用接地扁鐵可以增大接地面積，改善電阻值，提升防雷效果[3]。

圖1 架空配電線路的防雷方法

4.2 安裝避雷器

10kV架空配電線路安裝避雷器，在選擇過程中必須和地區線路特征相匹配。其中氧化鋅避雷器較為實用，能夠轉化過點能，提升隔離效果。將其安裝在電阻片上方可提升系統運行效果，保證線路長期受到保護。為了降低10kV配電線路故障，安裝避雷器是目前有效方式，其中線路避雷器、配電用避雷器、電站避雷器是主要類型，根據避雷器的不同結構可分為間隙避雷器以及無間隙避雷器。對于感應電壓來說，安裝向導線使避雷器產生動作，導入電流傳輸到大地中，之后導線之間產生耦合效應，并且部分電壓會降低絕緣子兩端的電壓，對耐雷能力產生改善作用。不過10kV配電線路自身的特征發生短路后會導致線路調整事故出現。此外，避雷器安裝位置的選擇方面還要考慮當地天氣情況和經濟情況，一般需要在重要設備上安裝（如圖2）。

圖2 避雷器圖示

對于配電設備的防雷保護，可以在配電器高、低壓兩側進行避雷器安裝，以此連接低壓側的中性點、高側壓避雷器以及變壓器外殼，最終形成四點共一地的現象。根據這種情況，可以滿足接地電阻對規定配電變壓器電阻容量。當變壓器超過100kVA，為了確保電網正常運行需要，應在電網中進行開關和刀閘安裝，進而滿足靈活配電需要。需要說明的是，如果只在開關一側進行避雷器安裝，斷開開關后形成電波反射，會對設備開關造成損壞。為此，需要在開關兩側設置避雷器。

4.3 降低10kV配電設備接地電阻

其一，采用接地體水平方式，這種方法在配電線路中使用較多，不僅能夠改善配電設備接電網，還可以用于變壓器開關的接地裝置和桿塔當中。需要說明的是，如果未能采取防腐措施可能會導致接地電阻增大，進而造成設備超過正常電阻。

其二，通過降阻劑對電阻進行控制，也就是在水平接地體周邊加大高效膨脹土的用量進行電阻控制，進而降低桿塔接地電阻值。在10kV架空配電線路建設過程中，對桿塔進行接地處理可以起到防雷效果。在遭受雷擊后出現跳閘的主要因素在于感應器耐受值不高，所以采取降低接地電阻的方法能間接提升防雷效果，可以保護配電線路在雨天不會受到影響。一些雷電活動較為頻繁的地區出現散落情況導致電力系統處于不安全狀態，需要降低桿塔接地電阻，進而降低跳閘頻率[4]。

4.4 其他防雷措施

針對10kV配電線路運行情況，相關線路管理人員需加強對線路設備的管理，定期進行檢查維護。例如對開關、避雷器等設備進行檢測，對于不達標的設備，需要及時進行維護或更換。除此之外，管理人員亦都需要留意10kV配電線路負載情況，對超負荷運行的10kV配電線路進行分流，避免10kV配電線路長期超負荷運行，加速設備老化，減低絕緣性，增加設備被雷擊擊穿的風險。

5 結束語

綜上所述，提高10kV配電線路的防雷水平對我國電力系統安全運行有重要影響，因此當前電力企業需要切實做好線路的維護工作，從實際出發，靈活運用，制定具有一定針對性的防雷保護措施，減少雷擊對10kV配電線路的影響，對電力系統保持正常、安全、高效運行狀態有重要意義。