張子靈 孫秋雅 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司句容市供電分公司

在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)的建設(shè)環(huán)境變化較大，線路布局較為復(fù)雜，在對(duì)其進(jìn)行日常維護(hù)時(shí)難度較高，并且其線路在運(yùn)行的過程中，常常會(huì)遭受到雷擊災(zāi)害的影響，從而導(dǎo)致線路出現(xiàn)短路及開關(guān)跳閘事故，嚴(yán)重影響著配電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，因此，必須對(duì)配電網(wǎng)的防雷技術(shù)進(jìn)行深入研究，完善當(dāng)前的防雷系統(tǒng)，合理選擇防雷策略，以保護(hù)配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

一、架空配電線路中做好防雷與接地工作的必要性

一般情況下，架空配電線路的運(yùn)行處于露天環(huán)境中，故自然環(huán)境中能影響其正常工作的因素較多。在諸多因素中，雷電因素的影響最為重大，有數(shù)據(jù)顯示，在架空配電線路發(fā)生的故障中，因雷擊造成的跳閘占據(jù)比例約達(dá)2/3。在雷電天氣中，只有具備良好的防雷電設(shè)施，才能避免線路遭受雷擊而干擾電能傳輸甚至使傳輸中斷，以提高電能傳輸質(zhì)量和效率。隨著架空配電線路的普遍應(yīng)用，為了解決上述問題，首先，在架空配電線路的構(gòu)成上，絕緣體起到了重要作用，一方面需要使用絕緣體將配電線路固定在桿塔上，另一方面絕緣體也在很大程度上保證了配電系統(tǒng)的正常工作。其次，更為重要的是接地裝置的設(shè)計(jì)，這是防雷系統(tǒng)的核心組成部分，也是為提高線路防雷能力所必要的設(shè)計(jì)。桿塔接地裝置是架空配電線路接地設(shè)計(jì)中的最重要部分，其主要作用是將雷電引入地面，避免配電設(shè)備受到雷擊而發(fā)生跳閘。綜上可知，對(duì)于在露天環(huán)境中運(yùn)行的架空配電線路，防雷工作至關(guān)重要，而在防雷系統(tǒng)中接地裝置是其核心部分，只有做好接地裝置的設(shè)計(jì)，才能提高配電系統(tǒng)的防雷能力，進(jìn)而保證配電工作穩(wěn)定進(jìn)行。

二、雷擊災(zāi)害對(duì)10kV架空配電網(wǎng)的影響

10kV配電網(wǎng)當(dāng)前在我國(guó)應(yīng)用十分廣泛，在絕大多數(shù)中低壓電力系統(tǒng)當(dāng)中，都是通過中性點(diǎn)不接地及消弧線接地的方式實(shí)現(xiàn)供電，這就是我們所說的小電流接地系統(tǒng)，也是10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的主要方式。因此，可以將10kV架空配電網(wǎng)所遭受的雷擊災(zāi)害分為直擊雷與感應(yīng)雷兩種，由于配電網(wǎng)自身存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜性強(qiáng)、絕緣性能較差等弊端，加之為在配電線路中加裝避雷線、避雷器等避雷設(shè)備，所以一旦遭遇直接雷災(zāi)害，配電線路會(huì)受到非常嚴(yán)重的影響。當(dāng)直接雷災(zāi)害發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高幅值的電壓，不僅會(huì)造成各種設(shè)備的損壞，還會(huì)因雷擊導(dǎo)致必然性的跳閘問題。目前所遇到的直接雷事故數(shù)量在不斷降低，但是因雷擊災(zāi)害所導(dǎo)致的感應(yīng)雷災(zāi)害頻繁發(fā)生，該災(zāi)害發(fā)生后會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)或短路故障，目前基本因感應(yīng)過電壓而出現(xiàn)的概率高達(dá)百分之九十，所以提高10kV架空配電網(wǎng)防雷性能，是非常必要且迫切的工作。

三、10kV配電線路出現(xiàn)雷擊原因

雷擊主要指的是雷云之間或者通過雷云對(duì)于整個(gè)地面物體進(jìn)行輻射放電的一種光學(xué)物理自然現(xiàn)象。當(dāng)10kV配電線路穿越較高建筑物或其他物體時(shí)，這些較高的建筑物或其他物體最容易落雷，造成10kV配電線路直擊雷的發(fā)生。當(dāng)10kV配電線路逾越河道、湖泊等空闊水體時(shí)，水體的導(dǎo)電性質(zhì)使一條配電線路上可能會(huì)有雷云快速聚集，并匯集大量束縛電荷，當(dāng)雷云在地面上連續(xù)進(jìn)行快速放電后，線路上的特殊束縛電荷被大量激發(fā)和迅速釋放，造成10kV配電線路感應(yīng)雷的發(fā)生。當(dāng)10kV配電線路遭遇直擊雷或發(fā)生感應(yīng)雷，雷電波便沿著配電線路進(jìn)入配電所。如果沒有對(duì)線路進(jìn)行防雷保護(hù)措施，將會(huì)直接造成配電所的電氣設(shè)備嚴(yán)重破壞，甚至可能造成重大人員傷亡。

四、配電線路防雷措施探討

（一）提高線路絕緣水平

為了有效地解決雷擊線路跳閘問題，可以采用加強(qiáng)線路絕緣的方式，這種方式的應(yīng)用效果比較明顯，廣泛應(yīng)用到了實(shí)際工程領(lǐng)域中。從具體實(shí)施上來看有兩個(gè)方面，其一是提高絕緣子數(shù)量；其二是利用架空絕緣導(dǎo)線、瓷橫擔(dān)等方式直接替換裸導(dǎo)線。相同條件線路雷擊絕緣能力水平相同條件下，采用瓷橫擔(dān)可以有效率地降低不同線路受到雷擊導(dǎo)致跳閘的概率。提高配電線路的裸絕緣技術(shù)水平，可以提高線路在直擊雷和感應(yīng)雷過電壓下的防雷性能。參照有關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，增強(qiáng)絕緣性，有助于改善在兩種過電壓情況下的防雷效果。受到雷電過電壓的影響，耐雷水平與絕緣子片數(shù)存在正相關(guān)的關(guān)系，在建弧率降低之后有助于減小跳閘事故的發(fā)生。研究表明，絕緣子內(nèi)片的數(shù)量直接影響到線路性能高低，一般可以通過線性關(guān)系進(jìn)行描述，增加絕緣子有助于達(dá)到更高的耐雷水平，可以將跳閘率控制在較低的水平。

（二）架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是配電線路防雷保護(hù)最基本措施，通過減小雷電對(duì)導(dǎo)線的耦合屏蔽作用、減小電流量產(chǎn)生防止雷電直擊導(dǎo)線的作用，對(duì)于防雷保護(hù)十分有效。架設(shè)避雷線的防雷效果根據(jù)線路電壓不同而不同，一般而言效果成正向關(guān)聯(lián)。實(shí)踐表明，對(duì)于電壓在110kV以上的線路，需要以20°~30°的保護(hù)角全部架設(shè)避雷線；而達(dá)到500kV的線路則需要將保護(hù)角降至15°左右。保護(hù)角的不同，既影響雷電繞擊率，也同時(shí)影響兩根避雷線之間的距離設(shè)計(jì)。

（三）加裝避雷針

避雷針主要是專門用于防止露天配電設(shè)備和比較高大型建、構(gòu)筑物遭遇直擊雷的裝置。它由受電尖端（接閃器）、接地引下線和接地裝置三部分構(gòu)成。避雷針利用其屹立地面的有利位置，當(dāng)附近空中有雷電放射時(shí)，把雷電流引向自身，并通過大地泄放，避免所在建筑物遭遇雷擊損壞。但傳統(tǒng)的避雷針需要經(jīng)常地養(yǎng)護(hù)，我國(guó)研制的氧化鋅避雷針能夠?qū)崿F(xiàn)全面保護(hù)10kV配電線路安全的目的，避雷針引雷和防雷是目前我國(guó)10kV配電線路最為常用的一種防雷技術(shù)手段。

（四）安裝繼電保護(hù)裝置

想要減少雷擊事情的發(fā)生，那么就應(yīng)該積極的采取相應(yīng)措施，以此來減少雷擊對(duì)于配電裝置的影響。因?yàn)閷?duì)于雷電而言，自身有著一定的偶然性。所以，為了能夠讓其配電線路穩(wěn)定運(yùn)行，就應(yīng)該在這其中安裝繼電保護(hù)裝置，進(jìn)而來減少雷擊的出現(xiàn)，減少配電線路停電的事情發(fā)生。保證在發(fā)生瞬時(shí)性故障的時(shí)候，能夠讓其配電線路自動(dòng)關(guān)閘，然后等待故障消失后，自動(dòng)合閘供電。

（五）架設(shè)耦合地線

根據(jù)地理環(huán)境的差異，在10kV配電網(wǎng)運(yùn)行的過程當(dāng)中，針對(duì)雷擊事件頻率較高的區(qū)域，在線路架設(shè)期間，可以在導(dǎo)線下方加設(shè)一條接地線，在提升線路耐雷水平的同時(shí)，降低線路在后期運(yùn)行期間出現(xiàn)的跳閘率。加設(shè)接地線能夠增加分流，促使雷電流通過桿塔導(dǎo)入大地，從而穩(wěn)定塔頂?shù)碾娢?。在耦合地線的加設(shè)過程當(dāng)中，主要設(shè)立位置在導(dǎo)線下方以及線路兩側(cè)位置處，以平行架設(shè)為主。

（六）安裝自動(dòng)重合閘裝置

對(duì)于自動(dòng)跳閘功能而言，其是電網(wǎng)供電系統(tǒng)的自我保護(hù)方法之一。供電系統(tǒng)跳閘以后，配電線路上相關(guān)的故障便會(huì)自動(dòng)消除，如果配電線路在運(yùn)行過程中受到雷擊，那么自動(dòng)跳閘裝置便會(huì)將配電線路上產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)放電故障進(jìn)行自動(dòng)消除，避免配電線路處于長(zhǎng)期故障的狀態(tài)。因此，要在配電線路合適的位置安裝自動(dòng)重合閘裝置，并將該裝置與供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)器進(jìn)行有效的連接，以此來提高系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性與可靠性，從而實(shí)現(xiàn)線路在受到雷擊跳閘以后的自動(dòng)恢復(fù)效果。

五、防雷措施保護(hù)效果的影響因素分析

（一）環(huán)境因素

架空配電線路分布廣泛，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線路遭雷擊時(shí)，其雷電過電壓類型將受到外界的環(huán)境因素影響。對(duì)于主要分布在城區(qū)的這些架空配電系統(tǒng)線路，線路附近大多可能存在線路樹木或其他建筑物，線路平均桿塔高度約設(shè)定為10m，樹木和其他建筑物的高度將不會(huì)超過其他線路或橋桿塔高度，由于線路樹木和其他建筑物的雷電屏蔽保護(hù)作用，雷電一般上都不會(huì)直接接觸擊中這些架空電力配電系統(tǒng)線路或橋的桿塔，線路上遭受直接沖擊雷電力作用的放電概率相對(duì)較小，一般由于雷擊而放電引起的線路故障大多可能是雷電感應(yīng)器的雷電超過電壓所導(dǎo)致造成。這一情況下，必須要立足于阻擋感應(yīng)雷過電壓的層面入手來開展防雷保護(hù)工作，例如可以在合適的位置設(shè)置避雷器，有助于減小跳閘率。

（二）降低桿塔的接地電阻

配電線路的抗雷能力取決于節(jié)點(diǎn)電阻的大小，接地電阻越小，雷電通過導(dǎo)線的性能就越高，雷電對(duì)配電線路造成的影響就越小，防雷性能就越好。因此，在對(duì)既有桿塔的接地線進(jìn)行更迭時(shí)，就要根據(jù)桿塔所在地區(qū)的生態(tài)環(huán)境以及天氣信息盡量低的設(shè)置電阻，以此加強(qiáng)接地線的導(dǎo)電能力，減少雷擊對(duì)配電線路的影響。同時(shí)，該種方法也是最為直接的減少雷擊事件的方法，且需要的施工成本也最低，線路的磨損也較小。

（三）做好巡視維護(hù)工作

日常工作中就應(yīng)保證巡視工作的總體效果，在雷擊季節(jié)臨近日期應(yīng)加強(qiáng)日常巡視，加強(qiáng)對(duì)防雷裝置、高壓引線和接地情況的全面巡視，如發(fā)現(xiàn)有設(shè)備不滿足要求，就要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，提升設(shè)備的性能，尤其是要對(duì)一些故障后的裝置做好更換。對(duì)于配網(wǎng)電力線路系統(tǒng)的接地裝置，應(yīng)采用周期性接地電阻測(cè)試的方式滿足要求；巡視過程中如發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)防雷不合格要發(fā)出要求整改，或通過引進(jìn)新技術(shù)來改善接地裝置的性能，滿足工作要求。

六、結(jié)束語

配電網(wǎng)防雷技術(shù)應(yīng)用的效率決定了其線路電力傳輸?shù)陌踩煽糠€(wěn)定性，從而決定了人們生產(chǎn)生活的質(zhì)量，就配電網(wǎng)運(yùn)行而言，必須做好對(duì)雷擊災(zāi)害的防范，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善配電網(wǎng)的防雷技術(shù)，已達(dá)到提高配電網(wǎng)運(yùn)行效率的目的，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)因地制宜，根據(jù)不同的地理環(huán)境來采取相應(yīng)的防雷策略，從而在最大程度上避免雷電對(duì)配電網(wǎng)線路的損害，保證配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。