宋光華

（廣州市電力工程設(shè)計(jì)院有限公司, 廣州 510220）

0 引言

10kV配網(wǎng)線路是廣東地區(qū)主要的配電網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)主要承擔(dān)面向廣大用戶直接提供電能的任務(wù)。由于該網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)的地形、地貌多樣，有如蛛網(wǎng)般的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線路的絕緣水平低，線路的運(yùn)行維護(hù)與輸電電路有較大的差距，配電網(wǎng)很容易遭受雷擊事故，引起接地短路、斷線或跳閘事故，造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們生活受損。據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，配電線路中因雷害事故造成的停電事故占配電線路事故的21.91%，為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，采取恰當(dāng)?shù)姆览妆Ｗo(hù)措施，做好配網(wǎng)架空線路的防雷保護(hù)措施是相當(dāng)有重要意義的。

1 雷電參數(shù)

1.1 地面落雷密度

2008年1-8月廣東省平均地閃密度1.73次/（km2.a），雷電日約138日，雷電強(qiáng)度較去年同期明顯增強(qiáng)，其中地閃密度最大的地區(qū)為廣州3.38次/（km2.a）、最小的為梅州1.03次/（km2.a）。

2008年1-8月及2007年同期連續(xù)兩年地閃密度位于前七位的地區(qū)為廣州、佛山、惠州、東莞、湛江。

1.2 雷電流幅值概率分布

將2008年1-8月廣東地區(qū)雷電流幅值概率分布曲線與過(guò)電壓保護(hù)規(guī)程推薦的概率分布曲線LgP=-I/88比較，15kA以下雷電流幅值概率明顯高于規(guī)程，而15kA以上雷電流幅值概率明顯低于規(guī)程。較小的雷電流容易繞擊導(dǎo)線造成線路跳閘，可能導(dǎo)致線路繞擊跳閘率高。

2 配電線路雷電過(guò)電壓及防雷措施

配電線路上的雷電過(guò)電壓分直擊雷電過(guò)電壓和感應(yīng)雷電過(guò)電壓。直擊雷電要比感應(yīng)雷電(后者一般不超過(guò)300～400kV)過(guò)電壓危害更大，因此架空線路防雷主要是防直擊雷電過(guò)電壓。線路防雷可以有四道防線：

2.1 第一道防線：保護(hù)導(dǎo)線避免雷直擊，加裝避雷線防雷

沿全線架設(shè)有接地的單避雷線，導(dǎo)線受到它的屏蔽，感應(yīng)過(guò)電壓就會(huì)降低。在室外開(kāi)闊地帶同桿架設(shè)避雷線對(duì)配電架空絕緣線路進(jìn)行屏蔽保護(hù)，導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓將降低(1-k)倍，k為避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)乘以沖擊系數(shù)。

防止雷電繞擊導(dǎo)線的主要技術(shù)措施是減小避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角，設(shè)計(jì)規(guī)程要求66kV以下架空線路地線的保護(hù)角宜采用20-30度，山區(qū)單根地線的桿塔可采用25度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣東線路繞擊跳閘比例較高，建議10kV架空線路設(shè)計(jì)保護(hù)角按小于10度考慮，特別是雷害比較嚴(yán)重的山區(qū)，可采用零度或負(fù)保護(hù)角或加裝其他防雷裝置。

2.2 第二道防線：雷擊塔頂或避雷線時(shí)避免絕緣發(fā)生閃絡(luò)。為此，需降低桿塔的接地電阻，在桿塔上加裝加裝線路避雷器

多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)或地閃密度較高的地段，除改善接地裝置、加強(qiáng)絕緣和選擇適當(dāng)?shù)牡鼐€保護(hù)角外，可采取安裝線路防雷用避雷器的措施來(lái)降低線路雷擊跳閘率，配電型氧化鋅避雷器是配電網(wǎng)主要的防雷設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)及配電設(shè)備的防雷保護(hù)。安裝線路防雷用避雷器應(yīng)符合下列要求：

（1）安裝線路避雷器宜根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則因地制宜的制定實(shí)施方案。（2）線路避雷器宜在下列地點(diǎn)安裝：多雷地區(qū)發(fā)電廠、變電站進(jìn)線段且接地電阻較大的桿塔；山區(qū)線路易擊段桿塔和易擊桿；山區(qū)線路桿塔接地電阻過(guò)大、易發(fā)生閃絡(luò)且改善接地電阻困難也不經(jīng)濟(jì)的桿塔；大跨越的高桿塔；多雷區(qū)同塔雙回路線路易擊段的桿塔。

線路避雷器可以提高線路耐雷水平、降低雷擊跳閘率，尤其是對(duì)防止易擊段桿塔線路絕緣子雷擊閃絡(luò)作用明顯。線路中間避雷器主要用于保護(hù)絕緣子、提高線路耐雷水平，線路終端避雷器除保護(hù)絕緣子外，主要用于防雷電侵入波進(jìn)入變電站、避免線路開(kāi)關(guān)遭受多重雷擊損壞。廣東地區(qū)線路避雷器運(yùn)行可靠，效果總體良好，但是作為配電網(wǎng)防雷元件它也有一些局限性，主要有：（1）避雷器動(dòng)作電壓及殘壓參數(shù)固定，不能根據(jù)設(shè)備絕緣水平的差異實(shí)現(xiàn)差異性的保護(hù)和精細(xì)保護(hù)；（2）避雷器通流容量的局限，如果配電線路由于絕緣水平過(guò)高導(dǎo)至通過(guò)避雷器的雷電流較大，避雷器會(huì)承受不著雷電流的能量而發(fā)生爆炸；（3）避雷器易老化、易損壞，閥片直接在電網(wǎng)運(yùn)行電壓下，易發(fā)生電腐蝕導(dǎo)至電老化，或由于受潮損壞，自身會(huì)引起電網(wǎng)故障；（4）運(yùn)行成本高，避雷器在運(yùn)行時(shí)需定期進(jìn)行試驗(yàn)或輪換，會(huì)加大運(yùn)行維護(hù)工作量，導(dǎo)至運(yùn)行成本高，因而不適宜于在線路上大量安裝?？傊捎诒芾灼鏖y片長(zhǎng)期承受工頻電壓，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)有老化現(xiàn)象，運(yùn)行部門(mén)要定期檢測(cè)其泄漏電流，保證安全可靠。

當(dāng)前廣東配網(wǎng)線路雷擊跳閘率仍然較高，繼續(xù)推進(jìn)線路避雷器的防雷應(yīng)用有很大的意義。但是不能盲目大量安裝，應(yīng)加強(qiáng)針對(duì)性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

2.3 第三道防線

當(dāng)導(dǎo)線發(fā)生雷電沖擊閃絡(luò)時(shí)，盡量減少由雷電沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定電力電弧的幾率，降低雷擊跳閘次數(shù)。因此應(yīng)降低線路上的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度。

由架空線路構(gòu)成的配電網(wǎng)，當(dāng)單相接地故障電容電流10kV 不超過(guò)20A時(shí)，宜采用不接地方式；當(dāng)超過(guò)上述數(shù)值且要求在故障條件下繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，宜采用消弧線圈接地方式。

2.4 第四道防線

發(fā)生跳閘后也不中斷供電，為此，可采用自動(dòng)重合閘裝置，或用雙回路以及環(huán)網(wǎng)供電。

3 配網(wǎng)架空絕緣線路雷擊斷線防護(hù)

架空絕緣導(dǎo)線因具有較好的絕緣水平，投資少等優(yōu)點(diǎn)，在配電線路中得到廣泛的應(yīng)用，但使得雷電過(guò)電壓造成的絕緣導(dǎo)線斷線的事故也越來(lái)越多。國(guó)內(nèi)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空配網(wǎng)絕緣導(dǎo)線遭受雷電過(guò)電壓絕緣子閃絡(luò)時(shí)，相間電力電弧會(huì)使絕緣導(dǎo)線熔斷。據(jù)北京電力公司統(tǒng)計(jì)，1998年2436km絕緣導(dǎo)線線路發(fā)生雷擊斷線達(dá)14次。

雷電過(guò)電壓導(dǎo)致閃絡(luò)時(shí)，瞬間雷電流很大，但持續(xù)時(shí)間較短，僅在架空絕緣導(dǎo)線上形成擊穿點(diǎn)，導(dǎo)線不會(huì)燒斷。當(dāng)發(fā)生雷電過(guò)電壓閃絡(luò)，尤其相間（不一定在同一電桿上）發(fā)生閃絡(luò)后，沿著雷擊通道引起工頻續(xù)流，電弧熱量劇增，但是由于架空絕緣導(dǎo)線絕緣層阻礙電弧在其表面移動(dòng)，高溫弧根停留在絕緣層的擊穿點(diǎn)進(jìn)行放電，該點(diǎn)溫度過(guò)高將導(dǎo)線熔斷，發(fā)生斷線。防止絕緣導(dǎo)線雷擊斷線可通過(guò)在架空絕緣線路上加裝防弧金具實(shí)現(xiàn)。防弧線夾高壓放電電極可以提前于導(dǎo)線熔斷時(shí)對(duì)絕緣子鋼腳放電，避免導(dǎo)線斷線；防弧線夾與絕緣子鋼腳的空氣間隙避免工頻電弧續(xù)流，避免一些瞬時(shí)性故障轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰眯怨收?，提高重合閘成功率。防弧線夾安裝方便，經(jīng)濟(jì)性好，對(duì)雷擊斷線有很大的作用。

在2013年5月廣州發(fā)生的一次雷擊10kV配網(wǎng)架空絕緣導(dǎo)線跳閘事件中，10kV配網(wǎng)架空絕緣導(dǎo)線裝設(shè)有避雷線和穿刺型防弧線夾，雷擊該段線路后，防弧線夾高壓電極向支柱絕緣子鋼腳放電，形成閃絡(luò)，引起單相接地故障跳閘，然后線路成功重合閘，雷擊未引起架空絕緣導(dǎo)線斷線。

需要注意的是，由于橫/立擔(dān)對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋的擊穿放電電壓很低，采用自然接地方式時(shí)最好將橫/立擔(dān)通過(guò)金屬線相連后與結(jié)構(gòu)鋼筋等電位，否則，極易發(fā)生電桿雷擊“爆皮”（混凝土層局部雷擊脫落）問(wèn)題。

4 線路防雷的建議

4.1 開(kāi)展線路綜合防雷改造

按照中國(guó)南方電網(wǎng)公司要求，推進(jìn)線路防雷綜合改造。對(duì)雷擊事故較高的線路進(jìn)行綜合防雷改造；防雷改造應(yīng)有針對(duì)性，至少積累該線路3-5年以上的雷擊跳閘數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查后分析造成線路跳閘率高的主要原因。對(duì)已改造線路，應(yīng)跟蹤記錄1-5年運(yùn)行數(shù)據(jù)，明確是否見(jiàn)效。對(duì)于部分線路改造效果不明顯的，應(yīng)分析具體原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

4.2 提高線路防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

廣東經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展到新階段，線路走廊較難選擇，新建線路大多位于山地或突出空曠地帶，容易遭受雷擊，因此可以提高配網(wǎng)架空線路絕緣配合和過(guò)電壓設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 加強(qiáng)線路規(guī)劃管理

通過(guò)繼電保護(hù)和重合閘，在雷擊故障發(fā)生后及時(shí)切除故障和恢復(fù)送電，防止瞬時(shí)雷擊故障擴(kuò)大或造成線路永久停電。加強(qiáng)配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)，完善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高供電可靠性。

[1]中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合(DL/T620-1997)[S].北京:中國(guó)電力出版社，1997.

[2]解廣潤(rùn).電力系統(tǒng)過(guò)電壓[M].北京：水利電力出版社，1985.

[3]中國(guó)南方電網(wǎng)城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則(Q/CSG 10012-2005)[S].中國(guó)廣播電視出版社，2006.

[4]中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，配電網(wǎng)架空絕緣線路雷擊斷線防護(hù)導(dǎo)則(DL/T1292-2013)[S].北京:中國(guó)電力出版社，2014.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，66kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50061-2010)[S].北京: 中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

[6]彭向陽(yáng)，周華敏.雷電參數(shù)及線路雷擊跳閘運(yùn)行分析[C].2009年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)，2009.