劉才進(jìn)

摘要：在10kV配網(wǎng)的運行過程中，人為、自然環(huán)境等都會對運行安全產(chǎn)生一定的威脅，特別是雷擊，容易引發(fā)大規(guī)模的線路故障，是10kV配網(wǎng)需要重點防范的內(nèi)容。本文就對10kV配網(wǎng)線路的防雷技術(shù)保護(hù)方案進(jìn)行分析，探討有效的防雷技術(shù)措施，希望可以為10kV配網(wǎng)安全性提供更有力的保障。

Abstract： In the course of 10kV distribution network operation， human factors and natural environments will pose a certain threat to the operation safety. Especially for lightning strikes， it is easy to cause large-scale line faults. It is a key precaution for 10kV distribution networks. This paper analyzes the lightning protection technology protection scheme for 10kV distribution network lines， discusses effective lightning protection technology measures， and hopes to provide more powerful protection for 10kV distribution network security.

關(guān)鍵詞：10kV配網(wǎng)；線路；防雷技術(shù)；保護(hù)方案

Key words： 10kV distribution network；circuit；lightning protection technology；protection scheme

中圖分類號：TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）21-0215-02

0 引言

在電力系統(tǒng)中，10kV配網(wǎng)承擔(dān)著重要的供電職責(zé)，與人們生活密切相關(guān)，10kV配網(wǎng)運行的安全性是人們關(guān)注的重點內(nèi)容。從10kV配網(wǎng)運行故障來看，有相當(dāng)一部分是由雷擊導(dǎo)致的，提高10kV配網(wǎng)線路的防雷水平是電力企業(yè)需要重點對待的工作，所以，深入研究了解10kV配網(wǎng)線路的防雷技術(shù)保護(hù)方案，結(jié)合配網(wǎng)工程實際情況，采取有效的防雷保護(hù)措施，確保10kV配網(wǎng)運行的可靠，對電力行業(yè)健康發(fā)展是有著重大意義的。

1 雷擊對10kV配網(wǎng)線路的危害分析

1.1 雷擊的危害

在自然環(huán)境中，雷電是一種十分常見的現(xiàn)象，在雷電放電的瞬間，會產(chǎn)生巨大的能量與電流，放電時間極短，只有30-50us，在這種情況下，會迅速形成較高的感應(yīng)電壓，出現(xiàn)感應(yīng)雷，造成金屬設(shè)備絕緣體被擊穿，電氣設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p害。此外，雷電還可能直接擊打到配網(wǎng)的線路與設(shè)備上，也就是直擊雷，雷電產(chǎn)生的極高溫度會燒毀設(shè)備。無論是感應(yīng)雷還是直擊雷，都會給配網(wǎng)線路運行安全帶來嚴(yán)重威脅，是需要重點防護(hù)的內(nèi)容[1]。

1.2 配網(wǎng)線路雷擊產(chǎn)生的原因

在10kV配網(wǎng)中，大部分架空線路是直接暴露在戶外環(huán)境中的，在雷電產(chǎn)生時，容易出現(xiàn)雷擊情況，且配網(wǎng)中存在一些會增大雷擊概率的因素，具體包括：①在10kV配網(wǎng)線路中，接地線是防雷保護(hù)的重要措施，但由于偷盜行為，導(dǎo)致鐵塔、配電變壓器以及開關(guān)等設(shè)備的防雷保護(hù)丟失，防雷能力大大降低，容易遭到雷擊。②在線路設(shè)備的安裝中，沒有嚴(yán)格按照規(guī)范要求，接地網(wǎng)、開關(guān)出現(xiàn)不規(guī)范情況，加上大量工程施工的破壞、接地網(wǎng)長期使用缺乏維修等原因，也會引發(fā)雷擊事故。③在避雷器選用上，設(shè)備自身質(zhì)量不合格或者受雷電長期沖擊，容易出現(xiàn)失效，無法達(dá)到預(yù)期的防雷作用。④在10kV配網(wǎng)線路中，存在多線路交叉的情況，特別是高電壓等級線路，更容易引來雷電，當(dāng)10kV線路處于多雷區(qū)，由于自身防雷水平低于高等級電路，對雷擊的防御能力較低，會先被雷電攻擊。⑤在10kV配網(wǎng)線路中，絕緣子大多為針式，雖然可以對雷擊有較好防御效果，但存在擊穿后故障不易發(fā)現(xiàn)的特點，給供電恢復(fù)造成影響[2]。

2 某10kV配網(wǎng)線路具體雷擊危害分析

以某市的10kV農(nóng)配網(wǎng)線路為例，該市為雷暴天氣多發(fā)地區(qū)，雷暴日最高達(dá)到130天，平均雷暴日為83天，雷擊危害較為嚴(yán)重，在配網(wǎng)線路長期運行中，配變電、低壓用電設(shè)備由于雷擊導(dǎo)致的損害事件經(jīng)常發(fā)生。根據(jù)不完全統(tǒng)計，配變電壓器事故有95%左右是由于雷擊導(dǎo)致的，表計損壞大約有60%是由雷擊造成的，每年10kV配網(wǎng)線路由雷擊造成的配變電、表計損失高達(dá)1.3千萬元。此外，用電用戶的大量低壓用電設(shè)備會被雷電損壞，甚至給用戶生命安全造成一定威脅。

從當(dāng)前此市10kV配網(wǎng)線路實際來看，大多數(shù)線路采取的是架空導(dǎo)線方式，容易受到雷擊，還有相當(dāng)一部分線路是經(jīng)過強(qiáng)雷區(qū)的，在雷電活動強(qiáng)烈的季節(jié)，會出現(xiàn)斷路器頻繁跳閘情況，根據(jù)統(tǒng)計，線路跳閘故障中平均有40%是由于雷擊導(dǎo)致的，嚴(yán)重影響到供電的可靠性，提高防雷水平是必然要求。

在雷電危害的具體類型上，由于雷擊造成的設(shè)備損壞包括避雷裝置、配變電壓器、分段器、SF6開關(guān)、針式瓷瓶等等；此外，架空線路也會受雷擊而斷線，多相瓷瓶閃絡(luò)引發(fā)導(dǎo)線燒斷、遠(yuǎn)離變壓器的導(dǎo)線由于感應(yīng)過電壓燒毀等。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，該市10kV配網(wǎng)線路全年由雷擊導(dǎo)致的跳閘次數(shù)有93次，雷害事故主要與雷電活動有關(guān)，在活動頻繁的6、7、8月，雷害事故占全年的80%左右，每月的線路跳叉次數(shù)大約為25次，而春季和冬季基本沒有雷擊事故發(fā)生。

3 某10kV配網(wǎng)線路防雷技術(shù)的保護(hù)方案

3.1 當(dāng)前10kV配網(wǎng)線路的防雷技術(shù)保護(hù)措施

第一，在10kV配網(wǎng)線路的防雷方面，需要從設(shè)計階段就加強(qiáng)重視，結(jié)合實際情況，做好防雷工作，就本10kV配網(wǎng)線路而言，設(shè)計時需要充分考慮當(dāng)?shù)囟嗬椎淖匀粭l件，從各個方面提高防雷能力。其中，在桿塔選型上，需要改變通用設(shè)計方案，根據(jù)多雷的客觀實際與相關(guān)防雷經(jīng)驗，在桿塔上架設(shè)屏蔽針，并對跨越桿塔的轉(zhuǎn)角桿跳線、保護(hù)角等采取有效屏蔽處理，對桿塔接地電阻采取降低措施，當(dāng)遇到土壤電阻率較高的情況時，需要通過接地延伸的方式解決，保證接地電阻符合相關(guān)規(guī)程的要求[3]。

第二，增加分流。在10kV配網(wǎng)線路的雷擊事故中，雷電擊中桿塔后，入地電流會在接地電阻、塔身上形成高電壓，為降低桿塔反擊電位，需要采取增加分流的措施，具體包括：①降低接地電阻，通常來說，接地電阻應(yīng)當(dāng)控制在10Ω，在電阻率稍高的山區(qū)，也需要控制在25-35Ω范圍內(nèi)；②對接地進(jìn)行適當(dāng)延伸，通過鋪設(shè)延伸接地的方式，可以對入地電流起到更好的分散效果，也可以耦合導(dǎo)線，降低雷電的反擊；③裝設(shè)耦合地線，可以起到增大地線、導(dǎo)線間耦合系數(shù)與提高分流的作用，從實際運行情況來看，耦合地線具有較好的防雷效果，但在終端桿塔中采取耦合地線時，需要結(jié)合延伸接地、降低接地電阻的手段來提高防雷保護(hù)水平。

第三，做好絕緣保護(hù)。絕緣是10kV配網(wǎng)線路防雷的重要保障，對線路運行安全起著關(guān)鍵作用，確保絕緣性能良好是防雷保護(hù)的基本內(nèi)容，可以采取的保護(hù)措施有：①在絕緣子選用上，要加強(qiáng)對絕緣子性能的檢測，確保絕緣子質(zhì)量符合要求，發(fā)揮良好的絕緣作用，提高線路的絕緣能力；②在配網(wǎng)線路運行過程中，需要加強(qiáng)對絕緣子零值檢測，及時發(fā)現(xiàn)絕緣性能受損的情況，并及時更換絕緣子，避免出現(xiàn)長期絕緣性能降低；③在雷電活動劇烈的季節(jié)或地區(qū)，需要對頻繁跳閘的桿塔采取增加絕緣子數(shù)量的方式，提高對反擊電壓的承受能力，并用膠裝瓷橫擔(dān)代替針式絕緣子，增加絕緣子串的數(shù)量，增加導(dǎo)線與桿塔間的距離，達(dá)到增強(qiáng)線路耐雷能力的效果[4]。

第四，設(shè)備避雷器的運用。在10kV配網(wǎng)線路的電纜、配變開關(guān)的高壓側(cè)與變壓器低壓側(cè)，需要安裝避雷器，避免雷擊造成的損壞；同時，對于避雷器需要進(jìn)行定期檢測與輪換，及時將避雷性能降低與舊式防雷設(shè)備淘汰，確保避雷器具有良好防雷效果，提高10kV配網(wǎng)線路的防雷能力。

第五，做好接地電阻的控制。在接地電阻施工完成后，需要在干燥季節(jié)進(jìn)行測試，確保測試的準(zhǔn)確，保證接地電阻值是符合設(shè)計要求的；同時，在運行中還需要對地網(wǎng)的接地電阻進(jìn)行定期測試，及時發(fā)現(xiàn)不符合要求的情況，采取改造方式提升地網(wǎng)導(dǎo)流能力。

第六，架空導(dǎo)線的防雷措施。在10kV配網(wǎng)的架空導(dǎo)線中，絕緣導(dǎo)線只是在靠近建筑物或人口相對密集區(qū)域使用，該10kV配網(wǎng)采取的是JKLGYJ-70型號絕緣導(dǎo)線，在產(chǎn)生雷電電流時，導(dǎo)線的散熱性是低于裸導(dǎo)線的，容易造成導(dǎo)線燒毀故障。對此，應(yīng)當(dāng)采取加設(shè)氧化鋅避雷器的方式來解決，如果導(dǎo)線架空長度相對較大，除了安裝在兩側(cè)的避雷器外，也需要在中段合適部位裝設(shè)避雷器，如果有線路交叉跨越的情況，氧化鋅避雷器適宜安裝在交叉點附近的桿塔上[5]。

第七，設(shè)置絕緣薄弱點。在10kV配網(wǎng)線路或者設(shè)備上，可以通過人為的方式來設(shè)置絕緣薄弱點，也就是間隙裝置，利用間隙擊穿電壓相對較低的特點，在配網(wǎng)正常運行時，間隙會保持隔離絕緣；當(dāng)出現(xiàn)雷電過電壓時，間隙會擊穿接地，對放電電壓產(chǎn)生降壓效果，進(jìn)而對配網(wǎng)線路、設(shè)備的絕緣起到保護(hù)作用。

3.2 10kV配網(wǎng)線路防雷保護(hù)水平提升的措施

3.2.1 線路避雷器防雷的基本原理

在雷電擊中配網(wǎng)線路桿塔時，雷電電流會分成兩部分，分別經(jīng)過導(dǎo)線、塔體，當(dāng)雷電流超過一定值時，避雷器會發(fā)生動作進(jìn)行分流，使大部分雷電流從引流線、避雷器中進(jìn)入地網(wǎng)中。對于經(jīng)過導(dǎo)線的電流，受導(dǎo)線電磁感應(yīng)的影響，會出現(xiàn)耦合分量，避雷器大量分流的偶合作用可以對導(dǎo)線起到提高電位的效果，控制導(dǎo)線與塔頂間的電位差，避免絕緣子閃絡(luò)問題的發(fā)生，達(dá)到防雷保護(hù)的目標(biāo)。

3.2.2 線路避雷器安裝注意事項與效果

在10kV配網(wǎng)線路避雷器的安裝中，需要注意的事項有：①在安裝位置上，要盡量選擇多雷區(qū)、雷擊概率較大的桿塔，優(yōu)先安裝在鐵塔上；②在安裝過程中，避雷器應(yīng)當(dāng)避免有外部荷載，避免避雷器損壞，并確保安全距離符合要求；③在避雷器接線上，接地線、接地網(wǎng)都需要單獨敷設(shè)，不能與桿塔共用，接地線截面要超過25mm2，接地網(wǎng)電阻應(yīng)小于10Ω；④在引下線連接上，應(yīng)與接地網(wǎng)保持良好連接，盡量縮短長度，材料適宜選用截面2525mm2的銅芯絕緣線[6]。

在該10kV配網(wǎng)中，某條線路在雷擊密集區(qū)共裝設(shè)了3組9只導(dǎo)線避雷器，在后期運行中，相較于未導(dǎo)線避雷器之前，此條線路的避雷器正確動作，跳閘事故、雷擊故障大大降低，起到良好的防雷保護(hù)效果。

4 結(jié)束語

綜上，對于10kV配網(wǎng)線路來說，雷電是影響配網(wǎng)運行安全的一個主要因素，為保障配網(wǎng)長久、安全的運行，就必須加強(qiáng)對配網(wǎng)線路防雷保護(hù)的重視，了解雷擊產(chǎn)生的原因，采取合理、有效的防雷技術(shù)措施，制定全面的防雷保護(hù)方案，減少雷擊故障的發(fā)生，提高10kV配網(wǎng)線路供電的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭義新.10kV配網(wǎng)線路防雷技術(shù)的保護(hù)方案分析[J].通訊世界，2017（24）：176-177.

[2]黃光曉.10kV配網(wǎng)的防雷技術(shù)與應(yīng)用[J].科技展望，2015，25（28）：103.

[3]趙崇幸.10kv配網(wǎng)線路防雷技術(shù)分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（21）：164.

[4]黃幫湛.關(guān)于10kV配網(wǎng)線路防雷技術(shù)措施的探討[J].科技風(fēng)，2015（17）：66.

[5]何海輝.10kV配網(wǎng)線路防雷技術(shù)措施分析[J].科技與創(chuàng)新，2015（05）：153-154.

[6]金琦康.10kV配網(wǎng)線路防雷技術(shù)措施探析[J].機(jī)電信息，2014（24）：113，115.