黃世和

（廣西電網(wǎng)公司賓陽(yáng)供電公司，廣西南寧530400）

0 引言

我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)廣泛采用了無(wú)備用的供電線路，其主要包括干線式、放射式和樹(shù)枝式的接線方式。這種輸配電系統(tǒng)接線方式具有運(yùn)行簡(jiǎn)單、方便可靠、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著供電可靠性差的問(wèn)題。尤其是對(duì)于農(nóng)村電網(wǎng)的35 kV輸電線路、10 kV配電線路，由于其絕緣等級(jí)不夠高，在雷雨季節(jié)容易出現(xiàn)由于雷擊而導(dǎo)致大面積停電的現(xiàn)象，給當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ顜?lái)了較大的影響，給農(nóng)村地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失。

1 雷擊對(duì)高壓輸電線路的危害

以雷擊破壞的原理為根據(jù)，雷擊對(duì)供電線路的破壞和威脅途徑主要有3種：

1.1 由于直接擊中輸電線路產(chǎn)生直擊雷過(guò)電壓

當(dāng)雷電直接擊中高壓輸電線路時(shí)，將會(huì)在雷擊點(diǎn)產(chǎn)生很大的雷電過(guò)電壓，其最大的過(guò)電壓值US為：

式中，I為雷擊電流值（kA）。

通常，直接雷擊過(guò)電壓值能夠達(dá)到1 000～10 000 kV，對(duì)供電線路的絕緣產(chǎn)生直接閃絡(luò)作用，并對(duì)其他輸電設(shè)備、線路等造成威脅。與此同時(shí)，一旦雷電直接擊中輸電線路，雷擊通道的溫度可以達(dá)到6 000～10 000℃，且伴隨著強(qiáng)大的雷電沖擊波，直接熔斷輸電線路，燒毀輸電線路設(shè)備，造成大面積停電。

1.2 雷擊附近由于雷電感應(yīng)產(chǎn)生過(guò)電壓

當(dāng)輸電線路的附件出現(xiàn)雷擊放電現(xiàn)象時(shí)，由于雷擊而產(chǎn)生的靜電感應(yīng)作用將直接作用在輸電線路上，并由于雷電感應(yīng)作用而產(chǎn)生過(guò)電壓。在整個(gè)過(guò)程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓最大值Ui為：

式中，I為雷電流幅值（kA）；kp為系數(shù)，一般取 25Ω；h為輸電線路與地面的距離（m）；d為雷擊點(diǎn)與輸電線路的距離（m）。

從上述計(jì)算公式可知，當(dāng)雷電直接擊中輸電線路時(shí)，由于感應(yīng)作用產(chǎn)生的感應(yīng)電壓最大值可以達(dá)到300～400 kV，對(duì)35 kV及以下的輸配電線路的絕緣性造成極大的威脅，從而導(dǎo)致變電設(shè)備跳閘、線路大面積停電等狀況，是35 kV、10 kV輸配電線路的主要威脅。

1.3 雷電反擊過(guò)電壓的影響

當(dāng)雷電作用在架空輸電線路上的桿塔或輸電線路的避雷針上時(shí)，就會(huì)在桿塔頂端或避雷針上形成作用在線路絕緣質(zhì)的雷電反擊過(guò)電壓。這是由于雷電作用在桿塔頂端或避雷針上時(shí)，形成了瞬時(shí)高壓，對(duì)輸電線路造成了反擊，從而導(dǎo)致跳閘、停電。這個(gè)反擊電壓的大小與雷擊電流的大小、桿塔的結(jié)構(gòu)形式、避雷針與線路距離以及接地電阻等有直接關(guān)系。

2 35 kV輸電線路防雷技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

2.1 35 kV輸電線路的防雷技術(shù)

通過(guò)架設(shè)避雷線并減小避雷線的保護(hù)角，是35 kV輸電線路的主要防雷技術(shù)。通過(guò)設(shè)置避雷線，可以實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）有效避免雷電直擊導(dǎo)線；（2）通過(guò)分流的方式減小當(dāng)雷電集中桿塔時(shí)的雷擊電流，使得桿塔頂端的電位降低；（3）通過(guò)與導(dǎo)線的耦合作用，有效降低雷擊桿塔頂端的電壓；（4）形成一個(gè)電位屏蔽保護(hù)，降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓。通過(guò)減小避雷線的保護(hù)角能夠有效降低繞擊發(fā)生的概率，確保雷電不會(huì)因?yàn)槠淅@過(guò)電線而對(duì)導(dǎo)線形成直接擊中的現(xiàn)象。同時(shí)，當(dāng)避雷線的保護(hù)角度越小時(shí)，其對(duì)輸電線路的整體遮蔽效果越佳。根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，對(duì)于35 kV的輸電線路，避雷線的保護(hù)角度一般設(shè)置為20°～30°。對(duì)于在變電站與發(fā)電廠之間的高壓線路，避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角度一般在20°以下。但是，當(dāng)線路間電壓等級(jí)下降時(shí)，這種設(shè)置避雷線的方式將會(huì)使得避雷線造價(jià)在整個(gè)線路鋪設(shè)中成本所占的比例不斷提高?；诖耍?5 kV線路通常不會(huì)在整個(gè)線路區(qū)域全線設(shè)置避雷線，而只是在發(fā)電廠、變電站的進(jìn)出線段1～2 km之間設(shè)置避雷線。但是，在設(shè)置過(guò)程中要注意，所謂1～2 km的進(jìn)線區(qū)段保護(hù)距離是通常情況下而言的，對(duì)于全年雷擊日超過(guò)40 d的多雷擊地區(qū)（雷擊頻繁區(qū)），則應(yīng)該適當(dāng)將這個(gè)區(qū)域延長(zhǎng)，通常要求達(dá)到3 km或更遠(yuǎn)。同時(shí)，還應(yīng)該適當(dāng)提高該區(qū)域水泥電線桿塔的耐雷擊水平（增加絕緣子的方式），盡量減少由于雷擊而導(dǎo)致的閃絡(luò)問(wèn)題。

2.2 35 kV輸電線路防雷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

考慮到自然界的雷擊災(zāi)害是隨機(jī)的、不可預(yù)測(cè)的，那么就可以順其自然，采用疏導(dǎo)為主的方式，通過(guò)尋找保證高壓輸電線路安全運(yùn)行的通道來(lái)疏導(dǎo)雷擊電流即可解決問(wèn)題。這時(shí)，安裝引弧間隙就成為當(dāng)前高壓線路防雷的一個(gè)重要方式。設(shè)置引弧間隙，就是利用空氣間隙來(lái)對(duì)高壓線路的絕緣子進(jìn)行保護(hù)，避免雷擊放電損壞絕緣子而導(dǎo)致燒毀變電設(shè)備、供電線路永久性故障等。根據(jù)當(dāng)前部分線路的實(shí)踐情況來(lái)看，在35 kV的高壓大跨越桿塔上應(yīng)用該技術(shù)可以得到很好的防雷效果。但是，這種方法也會(huì)帶來(lái)跳閘率增加的問(wèn)題。基于此，在線路的穩(wěn)定可靠性分析過(guò)程中，對(duì)雷擊跳閘概率的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該做出適當(dāng)?shù)男薷?。同時(shí)，還應(yīng)該適當(dāng)拓展思路，采用其他形式的防雷技術(shù)。

3 10 kV配電系統(tǒng)防雷技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

3.1 10 kV配電系統(tǒng)防雷技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）10 kV配電線路防雷保護(hù)。當(dāng)前在10 kV配電線路的防雷保護(hù)過(guò)程中，主要從降低桿塔接地電阻、安裝避雷器、提高絕緣水平和投入自動(dòng)重合閘裝置等方式來(lái)達(dá)到防雷保護(hù)的目的。在設(shè)置過(guò)程中要注意接地裝置的安裝和設(shè)備的絕緣水平，保證避雷設(shè)備的防雷效果。（2）10 kV配電線路柱上開(kāi)關(guān)的防雷。隨著我國(guó)電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，為了確保電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，提高網(wǎng)絡(luò)的供電穩(wěn)定性，在配電網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置了很多分段開(kāi)關(guān)與聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。但是，一旦雷擊事故發(fā)生，由于桿塔開(kāi)關(guān)防雷措施不足，就會(huì)導(dǎo)致桿塔柱上開(kāi)關(guān)、避雷設(shè)備損壞?；诖?，在設(shè)置10 kV配電線路的防雷保護(hù)過(guò)程中，要注重對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備的防雷保護(hù)，并在開(kāi)關(guān)兩側(cè)安裝避雷器以杜絕雷擊事故的發(fā)生。（3）10 kV配電線路環(huán)網(wǎng)柜防雷及電纜分支箱的雷擊保護(hù)。由于電纜分支箱具有封閉性好、抗腐蝕能力強(qiáng)、絕緣等級(jí)高以及連接方便、靈活的特點(diǎn)，因此防雷效果好，在10 kV防雷過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)10 kV線路受到雷擊時(shí)，雷擊過(guò)電壓將會(huì)隨著線路侵入到電纜線路當(dāng)中，在環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱的接頭處容易出現(xiàn)被擊穿的現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)線路形成永久性的雷擊損壞?；诖耍?0 kV配電線路的電纜分支箱及環(huán)網(wǎng)柜中設(shè)置避雷裝置尤為重要。在選擇避雷器時(shí)應(yīng)該根據(jù)負(fù)載情況具體選擇，通常在變電站使用時(shí)選擇通用型的Y5WZ，而且應(yīng)確認(rèn)環(huán)網(wǎng)柜是否為真空開(kāi)關(guān)，當(dāng)是真空開(kāi)關(guān)時(shí)，由于在投切過(guò)程中容易產(chǎn)生過(guò)電壓，還需要另外設(shè)置過(guò)電壓吸收裝置。（4）10 kV臺(tái)區(qū)配電變壓器的防雷。10 kV臺(tái)區(qū)配電變壓器防雷的基本措施是在配電變壓器高低壓兩側(cè)安裝避雷器，安裝示意圖如圖1所示。此外，為了防止避雷器發(fā)生故障時(shí)擴(kuò)大停電范圍，造成整條干線停電，建議安裝帶脫扣器的避雷器。當(dāng)避雷器在異常情況下發(fā)生故障損壞時(shí)，工頻短路電流使脫扣器動(dòng)作，脫扣器接地端自動(dòng)脫開(kāi)，使故障避雷器與系統(tǒng)脫離，保證線路正常供電。

圖1 10 kV臺(tái)區(qū)配電變壓器防雷基本配置

3.2 10 kV配電系統(tǒng)防雷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著智能雷電定位系統(tǒng)的推廣使用，10 kV配電系統(tǒng)中也可以逐步開(kāi)展雷電定位系統(tǒng)的推廣運(yùn)行。雷電定位系統(tǒng)具有全自動(dòng)、大面積、高精度、連續(xù)性等特點(diǎn)，能夠?qū)纂娺M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以即時(shí)顯示雷擊發(fā)生的時(shí)間、位置、回?fù)舸螖?shù)等各種雷電參數(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)信息的共享。隨著雷電定位系統(tǒng)投入運(yùn)行，在10 kV供電線路中設(shè)置雷電定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握其準(zhǔn)確位置、雷擊參數(shù)等，不但可以減輕線路的巡查工作量，同時(shí)還可以迅速地恢復(fù)供電，值得繼續(xù)推廣。

4 結(jié)語(yǔ)

本文分別以35 kV輸電線路和10 kV配電系統(tǒng)為分析對(duì)象，探討了輸配電系統(tǒng)防雷技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)當(dāng)前的防雷技術(shù)措施、防雷設(shè)備及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)未來(lái)高壓輸配電線路防雷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了一定的展望。隨著供電網(wǎng)絡(luò)智能化進(jìn)程的不斷加快，在高壓供電網(wǎng)絡(luò)中推廣實(shí)施智能雷電定位系統(tǒng)必將成為將來(lái)防雷技術(shù)的發(fā)展方向。

［1］陳天優(yōu).農(nóng)村電網(wǎng)35 kV、10 kV輸配電線路防雷措施的探討［J］.建材與裝飾，2007（12）