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摘 要：10kV配電線路由于絕緣水平比較低，雷擊閃絡更容易發(fā)生，易導致因此而生成的工頻電弧將導線燒斷。伴隨電力系統(tǒng)配電線路絕緣化的改造，雷擊斷線問題更加突出。而近年來，國內外架空絕緣導線發(fā)生雷擊斷線和裸導線閃絡跳閘的事件十分頻繁，造成了多起人身傷亡事故和巨大的經(jīng)濟損失。配網(wǎng)架空線路雷擊跳閘率高，極端條件下存在雷擊斷線問題。該文通過分析10kV配網(wǎng)架空線路雷擊跳閘和雷擊斷線的機理，以及目前配網(wǎng)架空線路防雷現(xiàn)狀，提出配網(wǎng)架空線路差異化雷害風險評估技術，并通過實際生產運用證明其行之有效。

關鍵詞：10kV配網(wǎng)架空線路 雷擊跳閘 雷擊斷線 差異化 雷害風險評估技術

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0088-02

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展與管理水平的日益提高，配網(wǎng)管理與安全運行工作受到高度重視，配電線路的防雷工作作為一個重點，近年來一直受到國網(wǎng)公司高度重視。2009年版《國家電網(wǎng)公司重點應用新技術目錄》中“10 kV 架空配電線路絕緣導線及其雷擊斷線保護”作為一個專項子目錄被提出。

1 分析10kV配網(wǎng)架空線路雷擊跳閘和雷擊斷線機理

1.1 工頻續(xù)流是絕緣導線斷線和跳閘的真正原因

雷電有較高的過電壓幅值，較短的放電時間，絕緣導線的絕緣層能夠被高電壓擊穿，引起絕緣子閃絡，與此同時，工頻續(xù)流可能由空氣電離而引起[1]；因10kV線路較小的檔距且雷電過電壓過快波運動速度，大多會引發(fā)絕緣子在桿塔處閃絡，尤其是兩相或者三相一起閃絡產生短路電弧通道。線路的絕緣薄弱處一般容易成為雷擊閃絡擊穿點，但薄弱點的存在不一定都在同一桿塔上三相線路的絕緣處，所以閃絡不一定發(fā)生在同一桿塔。如果兩相或者三相閃絡發(fā)生在同桿上，形成工頻續(xù)流的可能性是有的，數(shù)千安的工頻短路電流也會引發(fā)，進而發(fā)生斷線和跳閘現(xiàn)象。

可簡化描述絕緣導線雷擊斷線過程為：雷擊過電壓→擊穿導線絕緣層，被擊穿的絕緣層呈現(xiàn)一個針孔狀→絕緣子閃絡→建弧形成工頻短路電流，周圍絕緣阻隔電弧弧根，不能沿導線表面移動，只能固定在雷擊閃絡處→極短時間內導線被整齊燒斷。

將其與裸導線受雷擊進行比對，雷擊過電壓作用于裸導線引起絕緣子閃絡時，在電動力以及空氣氣流等外力作用下，建弧形成的工頻短路電弧可沿著導線表面向背離電源方向滑動，使灼燒不會集中于一個點上，斷路器在工頻續(xù)流燒斷導線或損壞絕緣子之前就會切斷工頻電弧，從而使導線不會受傷嚴重燒傷。

1.2 引起配電線路的雷害主要是感應過電壓

感應過電壓在三相線路上基本一樣，線路之間空氣間距不會被擊穿，感應雷電波向桿塔兩側傳播迅速，抵達絕緣子附近的絕緣薄弱之處的時候，向鐵橫擔放電，從而使二相短路或三相短路現(xiàn)象發(fā)生，絕緣子附近一般會出現(xiàn)導線的斷點，范圍約在10～40 cm之間[2]。

絕緣水平低的配電線路，及附近物體在雷電直擊時的感應過電壓，都可能引發(fā)配電線路閃電事故。在雷擊的時候最容易發(fā)生的是配電線路斷線事故，而造成架空絕緣導線斷線的主要原因就是雷擊。由于樹木、人工建筑物等的屏蔽保護作用，配電線路一般很少發(fā)生繞擊或直擊雷事故，所以雷電感應過電壓是破壞架空絕緣導線斷線的主要原因。

2 目前配網(wǎng)架空線路防雷現(xiàn)狀

目前，我國配網(wǎng)架空線路防雷措施主要有三大類產品，即純空氣間隙類、無間隙氧化鋅避雷器類和帶間隙氧化鋅避雷器類，以下表1為各自的優(yōu)缺點比較分析。

3 目前配網(wǎng)架空線防雷存在的問題

配網(wǎng)線路眾多，基礎條件復雜，在設計建設過程中對于雷害防護考慮不足，造成配網(wǎng)線路雷害防治存在一定的盲目性，達不到預期效果。更多的是采用補救的方式，哪里有雷擊事故并由基層單位提出改造需求再去實施?，F(xiàn)有的配網(wǎng)雷害防護的規(guī)范對于實際工作缺乏直接的技術支撐，如何防護、裝在哪里、采用何種防雷手段防護都是困擾防雷工作的難題，本文通過對配網(wǎng)線路的地形地貌、落雷密度、歷史跳閘情況、線路走廊土壤電阻率等關鍵因素進行分析，得出配網(wǎng)線路不同區(qū)段遭受雷擊風險的評估結果，高危區(qū)段重點防護，實現(xiàn)配網(wǎng)線路差異化防護的目標，科學合理的解決了防雷裝置裝在哪里的問題。

4 10kV配網(wǎng)架空線路差異化雷害風險評估技術

通過對配網(wǎng)輸電線路雷擊風險評估工作的開展，對配網(wǎng)線路薄弱環(huán)節(jié)實施防雷改造時遵循差異化防雷思想，實現(xiàn)低成本就能使配網(wǎng)線路雷擊跳閘和斷線率有效降低的目的，使當前生產中遇到的實際問題得到解決。

該技術主要是通過研究配網(wǎng)線路的GIS地形地貌、雷電活動密度，并通過對配網(wǎng)線路歷史跳閘數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，對該線路的雷電活動情況進行科學的分析和計算，設計出最合理的防雷措施。根據(jù)雷害風險評估結果進行有選擇的安裝帶串聯(lián)間隙雷擊閃絡保護器進行防護，實現(xiàn)以最少的經(jīng)濟投入進行全線防護，降低雷擊跳閘率90%以上的防雷效果。

4.1 技術路線（圖1）

4.2 基于線路地形地貌信息的雷害風險評估

根據(jù)長期運行經(jīng)驗總結，形成易雷區(qū)的典型地形地貌風險評估標準：

⑴ 雷暴走廊，如順風的河谷和峽谷，以及風口等。

⑵ 四處都是山丘的濕潤的盆地，如桿塔周圍有水庫、池塘、沼澤地、森林等，又有起伏的山丘在附近。

⑶ 土壤電阻率突然改變的地方，如地質斷層帶，山坡和稻田、巖石與土壤的交叉地帶，巖石山腳下有小河谷等，低土壤電阻率處易被雷擊。

⑷ 地下水位較高處和有導電性礦的地方。

⑸ 電阻率差別不大的土壤，如山丘的土層和植被良好，突出的山頂、山的向陽坡易遭雷擊等。

⑹ 耐張轉角桿塔、大跨越桿塔。

4.3 基于雷電活動密度分布的雷害風險評估

根據(jù)電力系統(tǒng)雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)繪制出線路走廊近三年的平均落雷密度，通過線路走廊落雷密度將線路走廊區(qū)域內桿塔按照雷害風險等級由高到低劃分為紅、橙、黃、綠、淺綠五個等級，挑選出需要重點防護的桿塔。

4.4 基于歷史跳閘數(shù)據(jù)的雷害風險評估

通過查詢、統(tǒng)計歷史跳閘數(shù)據(jù)，在GPS坐標上對線路桿塔進行標注，對雷害桿塔進行分布。

4.5 配網(wǎng)線路防雷設計原則

根據(jù)長期運行經(jīng)驗進行總結，形成易雷區(qū)風險綜合評估應遵循的幾點規(guī)則：

⑴ 分析基于三維地理信息系統(tǒng)的線路走廊地理條件，優(yōu)先考慮易遭雷擊段；

⑵ 基于雷電定位系統(tǒng)的雷電流幅值分布和落雷密度分布，優(yōu)先考慮雷電活動密集區(qū)域；

⑶ 線路及桿塔防雷性能評估相結合，優(yōu)先考慮防雷水平低的桿塔；

⑷ 同時滿足⑴和⑵條件的區(qū)域為重點防護段；

⑸ 滿足⑴或者⑵條件之一，且發(fā)生過雷擊跳閘的桿塔為重點桿塔。

5 10kV配網(wǎng)架空線路差異化雷害風險評估技術的應用及結論

5.1 應用效果

2014年2月，由國網(wǎng)新疆電力公司烏魯木齊縣供電公司成立10kV配網(wǎng)架空線路專項雷害治理小組，選擇雷害相對嚴重的甘渠線、菊板線、菊燈線、永鄉(xiāng)線進行差異化雷害風險評估試點。經(jīng)過充分的現(xiàn)場勘查，線路運行情況調研，分析了線路所在區(qū)域的地形地貌特征，掌握了線路走廊區(qū)域近幾年的雷電活動規(guī)律及參數(shù)統(tǒng)計。并根據(jù)配網(wǎng)線路防雷設計方案要求于2014年4月對以上四條線路安裝10 kV線路雷擊閃絡保護器，進行防護。通過6個月的雷雨季節(jié)掛網(wǎng)運作，雷害防護效果顯著。

5.2 結論

在專項治理小組對甘渠線、菊板線、菊燈線、永鄉(xiāng)線四條線路采取了有效地科學分析，并進行了差異化雷害風險評估后，制定的技術方案是科學、有效的，該技術今后應大力推廣。

參考文獻

[1] 陳水明，何金良.防止配電線路絕緣導線斷線的方法[C]//中國電機工程學會高電壓專業(yè)委員 會2004年學術會議.

[2] 陳偉明.10 kV架空絕緣導線雷擊斷線分析及預防[J].供用電，2005（10）：48-50.

[3] 阮羚，谷山強，趙淳，等.鄂西三峽地區(qū)220kV線路差異化防雷技術與策略[J].高電壓技術，2012（1）：157-166.endprint