李玲

（廣東電網公司湛江供電局，廣東 湛江 524005）

1 10kV架空配電線路雷電過電壓形成機理及其防護研究概況

雷電過電壓的形成原因一般分兩種，分別是直擊雷過電壓和感應雷過電壓。研究表明，10kV配電線路由雷擊引起的線路閃絡或故障的主要因素不是直擊雷過電壓而是感應雷過電壓，感應雷過電壓導致的故障比例超過75%。因此，配電網防雷的重點應放在感應雷過電壓上。

感應雷過電壓是指雷擊線路附近大地或雷擊桿塔時由于電磁感應在導線上引起的過電壓。由于雷云對地放電過程中，放電通道周圍空間電磁場的急劇變化，會在附近架空線路的導線上產生感應雷過電壓。

感應雷過電壓主要針對架空線路作用，對電纜影響較小，而城市配電網由于高層建筑物對配電線路起到了屏蔽作用，所以城市配電網遭受感應雷過電壓的影響比較小。因此，對配電網的防雷保護應放在城鄉(xiāng)結合部、城鎮(zhèn)或農村地區(qū)的架空配電線路上。架空配電線路感應雷過電壓的防護包括兩個方面，一是從限制感應雷過電壓的角度進行防護，二是從降低感應雷過電壓的角度進行防護。目前，國內外研究較多的是從限制感應雷過電壓的角度進行防護，采用的防護措施包括加強線路絕緣、加裝線路避雷器、降低桿塔接地電阻、裝設自動重合閘裝置等。針對不同的線路采取的防雷措施也不同。

2 10kV架空配電線路防雷主要措施

第一，提高線路絕緣水平。由于配電線路絕緣水平低，通常發(fā)生感應雷過電壓時，絕緣子閃絡的可能性比較大。因此，我們對器材和設施要進行合理的選擇，施工保持間距要規(guī)范，可以針對性采取更換絕緣子型號或增加絕緣子片數的方法提高線路絕緣水平，降低10kV配電線路閃絡概率。按照10kV配電線路的具體情況增加絕緣子片數，每增加一片絕緣子，沖擊放電電壓幾乎提高1倍。或者，以瓷橫擔代替鐵橫擔，瓷橫擔的耐雷水平是鐵橫擔針式絕緣子的3倍多，因此，在10kV線路中應盡量選擇瓷橫擔；對于現有鐵橫擔線路，應更換成高一級的沖擊放電電壓更高的絕緣子，比如把P15型絕緣子適當地換成P20絕緣子。

第二，降低桿塔接地電阻。架空線路桿塔接地電阻的大小對電力系統的安全穩(wěn)定運行至關重要，特別是一些位于山區(qū)、多雷區(qū)的線路由于桿塔接地電阻高而產生的雷擊閃絡事故比較頻繁，影響了電網的安全穩(wěn)定性。對線路桿塔接地進行降阻改造是提高線路耐雷水平、降低線路雷擊跳閘率的有效措施，常用的降阻改造方法包括加大接地體尺寸、水平外延接地體、外引接地、采用降阻劑或深埋接地極等措施。在實際中究竟采用那種方法降阻，要根據實際情況做認真的技術經濟比較，到現場進行認真的勘探測量、計算設計后，選出經濟、有效、合理的方法；一般情況下水平接地體施加降阻劑的方法比較經濟且效果好，如采用深井，地下一定要有低電阻率的地層才有明顯效果。

第三，安裝線路避雷器。雷電活動強烈或土壤電阻率高、降低接地電阻有困難的地區(qū)，通過在配電線路桿塔上安裝避雷器，能夠有效提高線路的耐雷水平、抑制過電壓，在雷擊閃絡后吸收放電能量，阻止工頻續(xù)流起弧，達到保護線路的目的。通常，保護絕緣子的線路避雷器與線路絕緣子并聯安裝。安裝避雷器注意事項如下:

（1）避雷器的選擇。安裝避雷器前，必須對避雷器進行選擇，根據10kV架空配電線路的特點，氧化避雷器具有重量輕、體積小、散熱性好和耐污性的特點，良好的非線性電阻特性使其能迅速截斷工頻續(xù)流，吸收雷擊時的放電能量，對感應雷過電壓進行有效限制；還可以在氧化鋅避雷器后加裝串聯間隙，因串聯間隙的隔離作用，避雷器本體部分（即裝有電阻片的部分）基本上不承擔系統運行電壓，有效減緩長期運行電壓下的電老化問題，且本體部分的故障不會對線路的正常運行產生隱患。因此，一般推薦使用帶串聯間隙的氧化鋅避雷器。

（2）避雷器安裝地點。安裝避雷器是對10kV架空配電線路防雷易實現且有效的措施，但是避雷器只能保護所在桿塔；如果要在每基桿塔的每相都安裝避雷器，從經濟技術比而言不合適，而且全線安裝避雷器的運行維護也是很大的問題。因此，建議在配電線路中有選擇地安裝避雷器進行保護，安裝地點建議如下:在配電線路雷害事故多發(fā)段桿塔進行安裝；在配電線路分支處桿塔安裝；在配電變壓器、柱上開關、刀閘等重要配電設備處安裝；在線路T接處安裝；在架空絕緣導線與電纜線路轉換處安裝。在山區(qū)地形復雜，接地電阻比較高，且曾經發(fā)生過絕緣子閃絡事故的桿塔；為防止感應雷電波在轉角桿處因雙向進波幅值升高，引發(fā)絕緣子閃絡，在角度小于100度的轉角桿上，加裝一組避雷器進行保護；為防止不同電壓等級線路交叉跨越點事故，在與10kV線路交叉的35kV線路的交叉擋的兩側各加裝一組35kV線路避雷器。

第四，有選擇地采取經消弧線圈接地方式。配電網中性點接地運行方式一般采用中性點不接地、中性點經小電阻接地、中性點經消弧線圈接地等運行方式。

在發(fā)生雷擊單相閃絡接地故障時，消弧線圈通過自動補償故障相容性電流促使接地電弧熄滅，有效的降低了雷擊線路建弧率，提高了配電網的供電可靠性。但當線路中出現的故障不是瞬時故障時（如電纜線路故障），消弧線圈的投入將會造成電網長時間帶故障運行，且故障可能因時間延長而發(fā)展擴大為相間短路。因此，應在不同配電線路中有選擇的投運消弧線圈:（1）架空配電線路中應采用消弧線圈；（2）架空裸線與電纜混合線路中，當電纜長度達到整條線路長度的80%時，應該慎投消弧線圈，建議采用經小電阻接地并配合零序保護方式運行；（3）架空絕緣線路與電纜混合線路中，當電纜長度達到整條線路長度的80%時，應慎投消弧線圈。

第五，有選擇的投入自動重合閘。在配電線路中投入自動重合閘裝置，能有效減小配電線路中因雷擊造成的破壞范圍，并且能夠迅速排除因雷害造成的絕緣子閃絡等瞬時性故障，對于提高配電線路的供電可靠性作用非常明顯。但是自動重合閘在實際電力生產中也有其固有的缺陷，在架空線路中可以投入自動重合閘，因為架空線路的雷擊跳閘事故多為瞬時性故障引起；而在電纜線路中，一旦出現故障一般是永久性故障，此時投入重合閘不僅不能切除故障，還有可能進一步擴大故障范圍。因此，電纜線路不建議投入自動重合閘。對于架空、電纜混合線路，可以根據運行經驗、電纜長度比例等確定是否投入。

第六，有針對性的架設避雷線保護。架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施，避雷線可以防止直擊雷，并限制線路感應過電壓。但是，出于經濟方面的考慮，配電網架空線路大部分不架設避雷線，通常在變電站附近2km的進線段架設避雷線，一是作為進線段防雷保護，二是避免或減少變電站雷電波事故。

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3 10kV架空配電線路防雷注意事項

第一，注意配電變壓器的防雷保護。通常情況下，建議在配變高、低壓側均安裝避雷器[3]，這是對配變防雷保護的一般方法。這里需要注意兩點，一是一定要配置配變低壓側防雷保護（一般安裝金屬氧化鋅避雷器），一方面保護低壓繞組，另一方面防止發(fā)生正、逆變換過電壓引起的絕緣擊穿的雷害事故；二是配變高、低壓側避雷器接地引下線，變壓器外殼和低壓側中性點四點連接在一起接地，簡稱“四點共地”，以防配變高壓側中性點絕緣擊穿。

第二，注意柱上開關的防雷保護。隨著配電網的發(fā)展，線路分段開關和聯絡開關大量投運，這對保證電網運行方式的靈活性，提高供電的可靠性起了很大的作用，但是由于對柱上開關等設備的防雷保護措施不足，在雷電活動時經常發(fā)生柱上開關、刀閘、避雷器等設備損壞。線路分段開關或聯絡開關處于斷開狀態(tài)時，當斷路器一側線路遭受雷擊，雷電波沿線路傳播，到開關或刀閘開斷處，將發(fā)生雷電波的全反射。雷電波在開斷的斷路器處由于全反射作用幅值形成2倍的過電壓，該電壓會危及開關或刀閘的絕緣，可能使開關內部或外部絕緣發(fā)生擊穿或閃絡導致損壞開關，因此，開關兩側都必須安裝避雷器。

第三，謹慎使用架空絕緣導線。近年來，由于絕緣導線相對裸導線具有較高的絕緣水平，而且能夠有效降低“線樹矛盾”引起的停電事故，架空絕緣線路在配網中開始得到大量應用。但是，隨著配電網絕緣化工作的深入開展，絕緣導線雷擊斷線問題日益突出。發(fā)生雷擊過電壓閃絡時，由于絕緣導線絕緣層阻礙電弧在其表面滑移，高溫弧根被固定在絕緣層的擊穿點持續(xù)燃燒導致導線整齊燒斷。在發(fā)生架空絕緣導線斷線后，在導線張力作用下絕緣層來不及融化、炭化，鋁絞線因為張力作用縮進絕緣層內，電源側絕緣導線斷頭后不一定接地，或者接地后由于絕緣層的存在未能完全接地，因此線路不發(fā)出相間短路或單相接地故障信號，此類情況很可能會引起人身觸電身亡事故，且不便于運行維護。對于已安裝的絕緣導線，建議采用防弧金具（防護線夾）、過電壓保護器等防止絕緣導線雷擊斷線事故。

4 不同環(huán)境下10kV配電線路的防雷措施實用選擇

對不同類型的10kV配電線路，在不同環(huán)境條件下應采取針對性的防雷措施，根據多年運行經驗總結，提出實用防雷措施如下:

10kV配電線路防雷措施實用選擇:（1）提高線路絕緣水平。（2）降低桿塔接地電阻。（3）安裝線路避雷器。（4）適當的中性點接地（消弧線圈）。（5）有選擇性投運自動重合閘。（6）架設避雷線。（7）防弧金具。（8）過電壓保護器。

結語

從理論上分析，配電網存在多種多樣的防雷措施，但是這些措施的落實可能涉及資金、技術、停電等問題，難以大面積快速實現。實際上，多數地區(qū)的配電網防雷仍然存在很多薄弱點，比如存在大量的沖擊放電電壓較低、質量較差的絕緣子，桿塔接地電阻不合格、變低未配置避雷器保護、接地線腐蝕嚴重、“四點共地”執(zhí)行不到位等等。因此，配電網防雷工作必須結合實際情況開展，分析配電線路所在區(qū)域的雷電情況、運行情況、環(huán)境條件等因素，結合掌握的資源選擇一種或數種防雷措施組合，真正做到經濟、合理、有效。

[1]陸小花.架空配電線路感應雷過電壓計算與防護的研究[D].南京:河海大學，2007.

[2]郭昌華.10kV架空配電線路防雷措施[J].城市建設理論研究，2012（16），22-23.

[3]段國瓊.對10kV架空絕緣配電線路防雷措施的探討 [ J].中國技術新產品，2011（2），183-184.

[4]賈劉林，賈銀軍，王疆等.山區(qū)10kV架空配電線路防雷技術的應用與研究[J].2012（4），361-362.

[5]孫海渤.防架空絕緣導線雷擊斷線的新型防弧金具[J].高電壓技術，2006，32（6），125-126.