山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)有限責(zé)任公司 李曉亮

現(xiàn)代生產(chǎn)生活對(duì)電力穩(wěn)定供應(yīng)有著較高的要求，因此必須嚴(yán)格控制停電事件。本文簡(jiǎn)要分析10KV線路遭受雷擊后出現(xiàn)的特征及原因，并結(jié)合煤層氣供電線路特征簡(jiǎn)要分析10KV供電線路防雷的主要措施。

前言：近年來(lái)，隨著生產(chǎn)生活水平的不斷提高，人們對(duì)輸電線路的穩(wěn)定性提出了更高的要求。根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)故障原因的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前輸電線路出現(xiàn)跳閘的原因中，雷擊占到70%以上?，F(xiàn)階段隨著能源消耗速度的不斷加快，煤層氣開采成為目前維持能源供應(yīng)的重要手段。煤層氣田主要位于一些地形復(fù)雜的山區(qū)，氣井?dāng)?shù)量多，井與井之間分布距離較短且井口分布密度大，單井開采設(shè)備的額定功率在5.5-15.0KW左右，每平方公里開采設(shè)備額定功率為60-160Kw，因此一般煤層氣開采所使用的動(dòng)力系統(tǒng)供電由10KV線路完成。然而應(yīng)對(duì)煤層氣開采所鋪設(shè)的10KV線路一般位于山區(qū)，當(dāng)?shù)赝寥离娮杪矢?，雷電天氣較為頻繁，且架設(shè)的變壓器檔距較大，被雷擊而導(dǎo)致的輸電電路故障的發(fā)生率更高。特別是在雷雨季節(jié)，經(jīng)常因雷擊事故而導(dǎo)致配電設(shè)備發(fā)生故障而造成大面積停電，影響煤層氣開采效率。為此，筆者結(jié)合日常工作經(jīng)驗(yàn)，以煤層氣10kv輸電線路為例子，簡(jiǎn)要分析10KV線路防雷措施。

1.10kv線路遭受雷擊后的特征

一旦發(fā)生雷擊，則電表的電力以及相關(guān)電子設(shè)備表面會(huì)形成強(qiáng)烈的電磁反應(yīng)，這些電磁感應(yīng)中形成的輻射份量、靜電份量以及磁份量會(huì)迅速被傳遞到輸電線路中，此時(shí)10KV線路上便會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)過(guò)電壓。一般而言，10kv線路中形成的感應(yīng)過(guò)電壓與雷擊電流大小、雷擊發(fā)生的位置遠(yuǎn)近、線路架設(shè)高度有很大的關(guān)聯(lián)，過(guò)電壓可達(dá)到10KV-400KV。10kv線路中感應(yīng)過(guò)電壓超過(guò)80KV時(shí)，如果線路工頻電壓與感應(yīng)過(guò)電壓之和大于絕緣子50%放電電壓，那么線路中的絕緣子會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)跳閘或短路事故。因此，一旦出現(xiàn)雷擊，10KV線路跳閘的原因基本上可歸結(jié)于感應(yīng)過(guò)電壓過(guò)大。因此，在日常維護(hù)中應(yīng)當(dāng)盡可能將感應(yīng)過(guò)電壓控制在電力絕緣下限值以下，那么10kv線路發(fā)生跳閘或短路的可能性也大大降低，這有助于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.10kv線路防雷措施存在的問(wèn)題及原因

2.1 10KV線路防雷措施存在的問(wèn)題

結(jié)合日常工作經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)目前煤層氣開采所使用的10kv輸電線路的防雷措施還存在諸多的問(wèn)題：（1）部分線路的防雷設(shè)計(jì)，配置防雷設(shè)備數(shù)量不合理；（2）部分線路在施工過(guò)程中對(duì)防雷部分的工程質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致線路在運(yùn)行中存在安全隱患；（3）部分線路沒(méi)有根據(jù)地形以及用電設(shè)備的特點(diǎn)則建立針對(duì)性的防雷措施；（4）部分線路使用的避雷器質(zhì)量有問(wèn)題；（5）部分線路架設(shè)地區(qū)的接地電阻大于安全標(biāo)準(zhǔn)要求；（6）部分配電站通訊線路為架空引入?？梢钥闯瞿壳?0kv防雷規(guī)劃和相關(guān)措施還存在較多的漏洞，因雷擊而造成的電力系統(tǒng)故障、崩潰事件時(shí)有發(fā)生。雖然單位目前一直致力于改造10kv電網(wǎng)并引入新的防雷措施，但成效還未完全體現(xiàn)。

2.2 存在問(wèn)題的原因分析

對(duì)上述防雷措施存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，歸結(jié)了如下幾點(diǎn)原因：（1）部分地區(qū)雖然安裝了避雷器以及其他的防雷設(shè)施，但是作用并沒(méi)有完全發(fā)揮出來(lái)，防雷技術(shù)還有待于進(jìn)一步提高；（2）整體防雷的資金投入還稍顯不足。防雷設(shè)備較為老舊，由于缺乏必要的資金而無(wú)法及時(shí)更換或維護(hù)。（3）防雷設(shè)備的管理存在較大的疏漏。很多工作人員在管理方面僅僅流于形式，只是應(yīng)對(duì)上級(jí)檢查，并沒(méi)有真正分析管理中所存在的一些問(wèn)題，這導(dǎo)致線路防雷措施存在諸多的隱患。（4）對(duì)電網(wǎng)防雷設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)工作不徹底，對(duì)部分線路的接地部分沒(méi)有定期進(jìn)行檢測(cè)，工作人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌握防雷設(shè)施的運(yùn)行情況，一旦出現(xiàn)雷擊，而線路跳閘或短路的發(fā)生率的就極高。

3.10KV線路防雷措施

針對(duì)10kv輸電線路防雷措施所存在的問(wèn)題，認(rèn)為今后的防雷工作重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)集中在如下幾個(gè)方面：（1）制定各類防雷措施；（2）加強(qiáng)防雷保護(hù)水平；（3）確定雷擊所造成的線路影響范圍。

3.1 制定防雷措施

（1）兩條線路交叉跨越的防雷措施。一般而言兩條輸電線路交叉跨越時(shí)，如果其中一條遭受雷擊，則可能會(huì)擊穿線路空隙導(dǎo)致兩條線路均發(fā)生跳閘事故。特別的，當(dāng)10kv線路和110kv以上電壓的線路發(fā)生交叉時(shí)，110kv以上電壓的線路更易遭受到雷擊而發(fā)生感應(yīng)過(guò)電壓，則10kv線路會(huì)受此影響而放電發(fā)生跳閘或短路事故。線路交叉存在空隙，空隙的沖擊絕緣強(qiáng)度會(huì)小于各線路對(duì)地的沖擊絕緣強(qiáng)度。如果線路交叉點(diǎn)與最近桿塔的距離大于40m，則需要在距離交叉點(diǎn)最近的桿塔上裝上相關(guān)的避雷設(shè)施。此外，兩條線路交叉空隙兩端的絕緣應(yīng)當(dāng)大于相鄰檔的絕緣強(qiáng)度。線路交叉點(diǎn)需要盡可能靠近線路的桿塔，這樣可有效降低因雷擊所產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓強(qiáng)度。兩條10KV線路之間應(yīng)盡可能避免交叉跨越，同級(jí)電壓線路如果一定要交叉，則要保持最小交叉垂直距離。如3-10KV線路交叉，最小垂直距離應(yīng)當(dāng)大于2m，20-110KV線路交叉跨越，最小垂直距離應(yīng)當(dāng)大于4m。

（2）終端桿塔的防雷措施。一般而言，10kv線路末端斷開時(shí)反射波會(huì)等于入射波，發(fā)生雷擊后，終端桿塔線路的電壓會(huì)提高1倍，因此需要在終端桿塔末端安裝防雷器。

（3）架空絕緣導(dǎo)線的防雷措施。架空絕緣導(dǎo)線遭受雷擊后，線路所產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓會(huì)作用于導(dǎo)線，導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)且擊穿導(dǎo)線的絕緣層。持續(xù)工頻短路電流會(huì)在被擊穿的絕緣層針孔部位燃燒，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)線在短時(shí)間內(nèi)燒斷，進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)。因此，為防止架空絕緣導(dǎo)線被雷擊，最有效的措施是疏導(dǎo)和堵塞。疏導(dǎo)的目的是將絕緣子附近的絕緣導(dǎo)線局部裸線化，這樣可有效轉(zhuǎn)移工頻電弧，防止導(dǎo)線被燒斷；堵塞的目的是防止雷擊后絕緣子閃絡(luò)出現(xiàn)工頻電流弧。

（4）同塔多回路架設(shè)線路的防雷措施 在某一地段往往需要進(jìn)行同塔多回路線路的架設(shè)，而這些線路的絕緣水平相當(dāng)，為避免雷擊導(dǎo)致相鄰線路發(fā)生反擊事故，建議在多回路線路的某一位置安裝避雷器，同時(shí)盡可能不采取平衡絕緣方式。同塔架設(shè)多回路線路時(shí)可選擇一條回路絕緣子的耐壓低于其他線路，當(dāng)遭受雷擊時(shí)，低耐壓線路的絕緣子閃絡(luò)后相當(dāng)于地線，進(jìn)而增加對(duì)其他回路的耦合，提高耐雷擊的整體水平。

（5）多雷區(qū)線路的防雷措施。對(duì)于經(jīng)常發(fā)生雷暴天氣的線路地段，如果線路較長(zhǎng)則可以在線路中間位置安裝氧化鋅避雷器，這樣可有效改善桿塔的電感及接地電阻，或者假設(shè)耦合地線等。對(duì)于過(guò)高的桿塔則需要安裝避雷器，這樣可降低雷擊所造成的損失。

（6）架空線路和電纜線路連接的防雷措施。需要根據(jù)電纜以及電壓等級(jí)而采取針對(duì)性的防雷措施。如果電纜與架空線路連接，則需要根據(jù)設(shè)計(jì)和運(yùn)行規(guī)范，要求戶外的電纜接頭均安裝避雷裝置。電纜屏蔽層的兩側(cè)要可靠接地，電纜設(shè)備維護(hù)中要確保防雷裝置有效運(yùn)行。

（7）配變臺(tái)架的防雷措施。遭受雷擊后為避免變壓器熔斷器熔斷后配變臺(tái)架無(wú)法受到有效避雷防護(hù)，需要將避雷裝置安裝在熔斷器之前。同時(shí)，還可將配變進(jìn)線制作成10匝、直徑100mm的電感線圈，這樣可有效防止雷電波侵入變壓器，接地電阻需要控制在4Ω以下，每個(gè)重組接地裝置的接地電阻均應(yīng)當(dāng)?shù)陀?0Ω；對(duì)于低于100KVA的變壓器，接地電阻應(yīng)當(dāng)小于10Ω，每個(gè)重復(fù)裝置的接地電阻應(yīng)當(dāng)小于30Ω，且重復(fù)接地應(yīng)當(dāng)?shù)陀?處。配變臺(tái)架的角鐵橫需要使用接地引下線可靠接地，這樣可避免雷擊損害絕緣子，同時(shí)配變臺(tái)架兩側(cè)均需要安裝防雷設(shè)施。

（8）架空絕緣線路的防雷措施。對(duì)于架空絕緣線，可加裝防雷擊斷線用的防弧金具。架空絕緣線路被普遍用于10KV線路，然而遭受雷擊后會(huì)頻繁發(fā)生短路或跳閘事故。如果絕緣導(dǎo)線被雷電擊中而發(fā)生絕緣子閃絡(luò)并擊穿絕緣層，那么就需要在絕緣子處剝離部分絕緣層并安裝防弧金具，這樣可使得雷擊后感應(yīng)電壓僅在絕緣子鐵腳處發(fā)生閃絡(luò)，可有效避免絕緣導(dǎo)線被燒斷。

3.2 加強(qiáng)防雷設(shè)施的管理

為了確保防雷設(shè)施能夠有效發(fā)揮作用，需要加強(qiáng)日常防雷設(shè)施的管理。首先要做好基礎(chǔ)資料完善和歸檔工作。對(duì)于相關(guān)防雷設(shè)施的運(yùn)行狀況、測(cè)試數(shù)據(jù)等做好記錄；認(rèn)真劃分10KV輸電線路所經(jīng)過(guò)的雷區(qū)等級(jí)、易發(fā)生雷擊的區(qū)域地段，明確各類雷擊事故類型及管理職責(zé)。

其次，要做好防雷設(shè)施運(yùn)行維護(hù)管理工作。要引入反季節(jié)工作法，這樣可最大限度消除防雷設(shè)施所存在的問(wèn)題和漏洞，進(jìn)而確保進(jìn)入雷雨季節(jié)后可有效發(fā)揮防雷設(shè)施的作用。在雷雨季節(jié)期間要加強(qiáng)巡護(hù)力度，一旦發(fā)現(xiàn)防雷設(shè)施出現(xiàn)故障則立即處理，這樣可確保線路有效供電。定期對(duì)防雷地網(wǎng)進(jìn)行巡視檢查，確保電阻穩(wěn)定。按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，對(duì)現(xiàn)代防雷設(shè)施進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)工作，掌握防雷設(shè)施運(yùn)行情況。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，10KV輸電線路被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。做好配電線路防雷工作對(duì)于確保生產(chǎn)生活的有序進(jìn)行具有重要作用。因此，在防雷工作中，要根據(jù)線路的實(shí)際情況而選擇科學(xué)合理的防雷措施，并建立完善的管理制度，保證可靠接地，這樣才能確保10KV電網(wǎng)的有序運(yùn)行。