白鶴

【摘 ?要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速提升，人們對(duì)電力使用需求的可靠性和穩(wěn)定性要求變得越來(lái)越高。10kV配電線路以及設(shè)備出現(xiàn)故障不僅會(huì)給人們的生活帶來(lái)不便，同時(shí)也會(huì)給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而降低電力公司供電服務(wù)的水平。近些年來(lái)因?yàn)槔纂娝鶎?dǎo)致的電力事故層出不窮，在整個(gè)電力事故原因中占據(jù)很大的比例，所以要對(duì)10kV配電線路設(shè)置中的防雷工作進(jìn)行探討，提出相應(yīng)的防范保護(hù)策略。

【關(guān)鍵詞】10kV;架空線路;避雷措施

1雷擊對(duì)架空電力線路存在的主要危害形式

架空電力線路在受到雷擊作用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)，其主要被表現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，繞擊。這種形式主要是指其雷電在相線上進(jìn)行直接作用，其遭受點(diǎn)擊的概率，在一般情況下都與雷電在架空電力線路上定向和先導(dǎo)發(fā)展具有一定聯(lián)系，如果其對(duì)應(yīng)的迎面先導(dǎo)導(dǎo)線表現(xiàn)為向上發(fā)展，則在其遭受到雷擊作用后，就會(huì)導(dǎo)致繞擊損壞情況的出現(xiàn)。與此同時(shí)，其出現(xiàn)概率也與導(dǎo)線的數(shù)量、其分布形式和其臨近的路線情況等相關(guān)。其所在地勢(shì)的影響也相對(duì)較大，在一般情況下，其山區(qū)環(huán)境中的繞擊概率相對(duì)較高，甚至?xí)_(dá)到平原地區(qū)的3倍左右。其次，反擊。反擊形式在電力架空線路方面也是常見的，在其對(duì)應(yīng)的雷擊桿和塔頂上的避雷針或是避雷線在遭受到雷擊后，會(huì)促進(jìn)其雷電流的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)接地，導(dǎo)致桿塔的電位升高，并使其導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。在這種情況下，促進(jìn)其塔體電位和相導(dǎo)線感應(yīng)電壓合成電位差升高，使其高過(guò)高壓送電線路絕緣閃絡(luò)電壓值，則會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線和桿塔之間出現(xiàn)閃絡(luò)情況，也就是反擊閃絡(luò)。

2加強(qiáng)10kv配電架空線路防雷技術(shù)的必要性

10kv架空線路的防雷技術(shù)的開發(fā)，首要要了解的是雷電是如何產(chǎn)生的。閃電是在氣流作用下在大氣層或大氣中發(fā)生的異質(zhì)電荷的累積，導(dǎo)致某處被破壞。電荷中和會(huì)產(chǎn)生聲音，光線和電力的強(qiáng)烈物理現(xiàn)象。這種放電過(guò)程會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃電和響亮的聲音，這通常被稱為“電雷電”。基于常識(shí)和相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)有以下幾種類型的雷聲：直接雷擊、感應(yīng)雷電和雷電入侵波。雷電流放電電流大，振幅高達(dá)數(shù)十至數(shù)百千安培。放電的時(shí)間極短，大約只有50～100us。波頭的陡峭陡度高達(dá)50kA/s，是一種高頻沖擊波。雷電感應(yīng)所產(chǎn)生的電壓可高達(dá)300～500KV。放電時(shí)產(chǎn)生的溫度達(dá)到2000k。因此，當(dāng)雷電流流過(guò)建筑物，例如配電網(wǎng)絡(luò)的10kv架空線路時(shí)，被擊打建筑物的間隙中的氣體被劇烈地?cái)U(kuò)展。水被完全蒸發(fā)，造成受損建筑物的損壞或破裂甚至毀壞，從而對(duì)人類和動(dòng)物及設(shè)備造成傷害。可以看出，無(wú)論是哪一種雷電，對(duì)人員和配電網(wǎng)10kv架空線路的危害性都是巨大的。所以，保護(hù)配電網(wǎng)的10kv架空線路也至關(guān)重要，也就體現(xiàn)出配電網(wǎng)10kv架空線路防雷技術(shù)研究的必要性。

3分析10kV配電架空線路避雷措施

3.1架空避雷線

一些電力網(wǎng)絡(luò)尤其是10kV的電力線路架空配電線路多數(shù)處于較為空曠的位置，在雷電環(huán)境下很容易遭受雷。對(duì)于這部分架空線路的布設(shè)可以參考電線桿架設(shè)的方式，設(shè)置避雷線或是采用屏蔽保護(hù)的措施以降低線路中所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。在完成防護(hù)設(shè)備的架設(shè)之后，雷電仍會(huì)繞過(guò)架空避雷線路對(duì)整條線路造成破壞。所以為了減少雷電對(duì)架空線路的破壞，我們需要降低雷電對(duì)邊架空線路的保護(hù)角。將其與線路之間的角度設(shè)定為<25°，除去終端桿之外，避雷線應(yīng)當(dāng)在每根架桿上進(jìn)行一次接地連接，并確保線路電阻值<30Ω。避雷線應(yīng)當(dāng)設(shè)置為輻射形和是環(huán)形。但是這種方式在成本上投入過(guò)大，而且在遭受雷擊之后很容易形成反擊閃絡(luò)，引發(fā)電線熔斷問(wèn)題。

3.2安裝避雷器

10kV配電線路安裝避雷器，當(dāng)桿塔同導(dǎo)線之間存在的電位差大于避雷器電壓情況下，避雷器則會(huì)產(chǎn)生分流效果，避免絕緣子發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。雷擊跳閘現(xiàn)象發(fā)生概率較大的送電線路，應(yīng)采取科學(xué)合理的選擇性安裝。線路避雷器通常包括無(wú)間隙型與帶串聯(lián)間隙型。①無(wú)間隙型。避雷器同導(dǎo)線之間采取直連，對(duì)電站型避雷器做出借鑒與延續(xù)，帶有穩(wěn)定的吸收沖擊能量，運(yùn)行與操作電壓情況下，無(wú)放電延時(shí)與串聯(lián)間隙不發(fā)生動(dòng)作，避雷器自身不帶電，排除電器老化問(wèn)題;串聯(lián)間隙上部與下部位置電極為垂直設(shè)置，放電特性無(wú)變化、分散性較小等特點(diǎn)。②帶串聯(lián)間隙型。避雷器同導(dǎo)線之間采取空間間隙進(jìn)行有效連接，雷電電流出現(xiàn)則會(huì)承受工頻電壓產(chǎn)生的作用，可靠性良好運(yùn)行期限較長(zhǎng)等特點(diǎn)。帶串聯(lián)間隙型應(yīng)用較為普遍，間隙存在的隔離效果，避雷器不需要考慮運(yùn)行電壓與老化問(wèn)題，故障問(wèn)題對(duì)線路運(yùn)行不產(chǎn)生影響。

3.3增強(qiáng)線路絕緣水平

電力線路的耐雷水平增強(qiáng)后，使得雷電不能輕易繞擊到導(dǎo)線上，以達(dá)到減少線路跳閘的效果。其具體做法比較直接，就是增多絕緣子的數(shù)量或是使用絕緣能力更強(qiáng)的絕緣子。這種防雷措施也是屬于“攔截型防雷”。但這種防雷措施也有其局限性，一是成本問(wèn)題，增加或增強(qiáng)所有絕緣子都不是一筆小的開支，供電企業(yè)必然要綜合平衡講究投入產(chǎn)出比，計(jì)算投資成效;二是安裝和運(yùn)維的便利性，絕緣子太長(zhǎng)、太大或是太重，都會(huì)給線路的建設(shè)和運(yùn)維帶來(lái)很大的不變，且會(huì)連帶影響到線路桿塔、金具、附件的選型和更換;三是絕緣防護(hù)能力的增強(qiáng)極限問(wèn)題，畢竟雷電的電壓和電流都是極大的，而線路的絕緣水平又不可能無(wú)限增強(qiáng)，現(xiàn)實(shí)中沒(méi)有能夠防住所有雷電的絕緣子。

3.4減小線路保護(hù)角

為降低架空路線繞擊跳閘率，可采用減少保護(hù)角的方式。對(duì)于運(yùn)行線路，減小保護(hù)角處理措施的可行性較差，尤其是位于山區(qū)的線路桿塔，在處理期間會(huì)受到塔頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等影響，無(wú)法全面降低保護(hù)角。此外，采用減少保護(hù)角處理措施還會(huì)增大經(jīng)濟(jì)投資。因此，工程施工期間需合理選擇線路保護(hù)角，以確保線路運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.5優(yōu)化改善接地裝置

維護(hù)架空線路期間，應(yīng)注重優(yōu)化改善接地裝置，以顯著降低雷擊跳閘率，尤其是環(huán)境惡劣地區(qū)。優(yōu)化改善接地裝置的措施主要包括兩種。第一，降低接地電阻。線路的接地電阻即是線路桿塔的接地電阻，主要是在桿塔周邊地下用金屬導(dǎo)體布設(shè)接地電阻網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)金屬導(dǎo)體與桿塔的接地體連接。其作用是在雷擊時(shí)，將雷電流直接通過(guò)接地引下線（或其他金屬導(dǎo)體）引入接地電阻并隨之導(dǎo)入擴(kuò)散到大地中，降低作用在絕緣子串上的電壓，以保持線路的耐雷水平。線路接地裝置由接地電阻、避雷線和桿塔共同組成的，只有通過(guò)接地電阻將雷電流順利的導(dǎo)入大地，這一整套的避雷裝置才能夠?qū)崿F(xiàn)其避雷的功用。所以，當(dāng)接地電阻阻值越低時(shí)，其導(dǎo)電入地的效果就越明顯，降低線路接地電阻可以有效提升線路防雷效果。這種防雷措施雖然是作用在“疏導(dǎo)”雷電流入地，但就其本質(zhì)上的作用原理來(lái)看，還是屬于“攔截型防雷”。第二，增加耦合系數(shù)。按照雷擊閃絡(luò)反擊原理，可通過(guò)接地電阻和增加耦合系數(shù)等方式提高線路耐雷水平。為增加耦合系數(shù)，可使用增加耦合地線和布設(shè)架空地線等方式。然而在雷擊傷害期間存在穩(wěn)態(tài)電磁感應(yīng)和暫態(tài)行波過(guò)程，所以需使用桿塔接地射線方式改善接地裝置分布情況，以增加耦合系數(shù)。

4結(jié)束語(yǔ)

總而言之，為降低雷電災(zāi)害事故產(chǎn)生，設(shè)計(jì)階段需對(duì)10kV配電線路途經(jīng)地區(qū)的自然情況、地形條件、雷電現(xiàn)象、土壤電阻率等情況做出充分的了解與掌握，并按照已經(jīng)架設(shè)10kV配電線路穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等，采取對(duì)比的方式選取科學(xué)合理高效的防雷措施，增強(qiáng)10kV配電線路防雷能力。雷電是較為復(fù)雜且隨機(jī)性較高的自然現(xiàn)象，需電力各個(gè)部門進(jìn)行緊密協(xié)作配合，避免雷電災(zāi)害事故發(fā)生的頻發(fā)，提升10kV配電線路穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈海濱，雷挺，賀子鳴，殷禹，康鵬，張搏宇，姚堯，齊小軍，閻國(guó)濤.10kV線路用多腔室間隙防雷裝置工頻續(xù)流遮斷能力選擇建議[J].電網(wǎng)技術(shù)，2019，4304：1480-1486.

（作者單位：呼和浩特供電局）