10kv配電網(wǎng)線路的運(yùn)行及防雷技術(shù)分析

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摘要：隨著環(huán)境的破壞，某些地區(qū)的自然災(zāi)害頻發(fā)，許多地區(qū)的10kV配網(wǎng)遭受雷擊出現(xiàn)故障。這些事故嚴(yán)重威脅到了電網(wǎng)的供電安全，降低了配網(wǎng)的供電可靠性，同時(shí)給人們的日常生活帶來(lái)了很大的不便。文章分析了10kV配電網(wǎng)遭受雷擊的原因，同時(shí)提出了相應(yīng)的防雷防范措施，以提高線路的供電可靠性，同時(shí)為以后的配網(wǎng)線路防雷工作提供參考。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)；雷擊事故；防雷

近年來(lái)，隨著我國(guó)電力行業(yè)的快速的發(fā)展，關(guān)于10 kV配電線路防雷效果得到了一定的提升，對(duì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提高人們生活質(zhì)量有著重要意義。10 kV配電線路是電網(wǎng)中重要組成部分，在研究其防雷措施時(shí)，需要結(jié)合其建設(shè)特征，分析雷擊過(guò)電壓主要形式，確定雷擊病害可能造成的后果，最后對(duì)所有信息進(jìn)行綜合分析，選擇合適的措施進(jìn)行處理，爭(zhēng)取不斷提高10 kV配電線路運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。

一、雷電事故的原因分析

雷擊造成的配網(wǎng)事故類型有很多種，比如倒桿、斷線、絕緣子的擊穿或者是配電站變壓器燒毀等故障。引起雷擊事故的因素有很多種，主要有環(huán)境因素、設(shè)備缺陷和資金投入不足等諸多原因。

（一）環(huán)境因素

雷電放電引起線路的雷電過(guò)電壓是造成雷擊事故的主要因素。雷電過(guò)電壓的類型有兩種，一種是雷電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)引起的雷電過(guò)電壓，另一種是雷電直接擊中桿塔或者是線路造成的直擊過(guò)電壓。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)感應(yīng)雷過(guò)電壓是造成雷擊事故的最主要的因素，感應(yīng)雷過(guò)電壓造成的事故比例超過(guò)90%。現(xiàn)階段10kV線路上的絕緣子只有1～2片，對(duì)于直擊雷的耐壓水平為5kV，一旦發(fā)生直擊雷現(xiàn)象必然會(huì)引起線路出現(xiàn)閃絡(luò)但不一定造成故障，然而感應(yīng)雷引起的過(guò)電壓電壓水平會(huì)超過(guò)400kV，這將直接導(dǎo)致線路、絕緣子等部件出現(xiàn)損壞。所以，防止雷擊造成事故首要的任務(wù)是做好雷電感應(yīng)過(guò)電壓的防護(hù)工作。

（二）線路絕緣水平不足

當(dāng)配網(wǎng)的桿塔或者是避雷線遭受雷擊時(shí)，在線路絕緣層上產(chǎn)生的瞬時(shí)過(guò)電壓會(huì)達(dá)到 10kV～400kV，如果線路的絕緣水平不夠，絕緣層就很容易被擊穿，這不僅會(huì)造成線路短路或跳閘事故，還會(huì)造成巨大的電量損失。因此，在搭建線路時(shí)，盡量采用沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子，如采用P-20絕緣子的 U50%放電電壓為192.36kV，X-45型絕緣子的U50%的放電電壓為 220.34kV。線路設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、可靠性等多方面考慮，來(lái)選擇合適的絕緣子，減少絕緣子閃絡(luò)事故的發(fā)生。

（三）線路的防雷措施不規(guī)范

相關(guān)的研究表明，某些地區(qū)10kV配網(wǎng)經(jīng)常出現(xiàn)雷擊事故的原因和線路相關(guān)防雷措施不規(guī)范有很大的關(guān)系。相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)該地區(qū)10kV配網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮到地區(qū)的實(shí)際情況針對(duì)性的提出防雷方案。這些地區(qū)沒(méi)有考慮到防雷設(shè)備的安全運(yùn)行情況，也沒(méi)有根據(jù)本地區(qū)的情況針對(duì)性的安裝防雷設(shè)備。比如，一些地區(qū)依然采用避雷器、弱點(diǎn)設(shè)備共同使用一個(gè)主地網(wǎng)的情況，這嚴(yán)重影響了配網(wǎng)線路的防雷效果。

（四）防雷資金投入不足

隨著國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)速發(fā)展，我國(guó)的電力事業(yè)同樣取得了巨大的進(jìn)步，10kV配網(wǎng)的供電可靠性得到了巨大的提高。但是配網(wǎng)線路的防雷效果卻不理想，各個(gè)地區(qū)防雷設(shè)施的改造工程亟需推進(jìn)，其主要原因是相關(guān)的防雷資金投入不足，配網(wǎng)線路的防雷設(shè)備無(wú)法得到及時(shí)的更換。另外，很多地區(qū)對(duì)于防雷設(shè)備的管理存在諸多問(wèn)題，不能定期對(duì)防雷設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)。

二、防雷保護(hù)的意義

目前，根據(jù)我國(guó)10 kV低電壓輸配電網(wǎng)最容易出現(xiàn)問(wèn)題，使得我國(guó)配電網(wǎng)無(wú)法持續(xù)為電力用戶提供安全、穩(wěn)定的電力資源，大大降低了工業(yè)生產(chǎn)的效率，嚴(yán)重影響了人們的正常生活。因此，電力部門(mén)必須要深入研究輸配電線路遭受雷電災(zāi)害襲擊的原因，再按照“具體問(wèn)題具體分析”的原則采取合適的輸配電線路防雷保護(hù)措施。通過(guò)以往的相關(guān)資料可知，輸配電線路遭遇雷電襲擊主要是由感應(yīng)雷電過(guò)電壓引發(fā)的，除此之外，輸配電線路的絕緣性能較差也是使輸配電線路遭受雷擊的原因之一。電力資源在人們的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著不可替代的作用，因此，我們必須要逐步完善我國(guó)輸配電線路的防雷保護(hù)措施。

三、10 kV配電線路雷擊過(guò)電壓分析

10 kV配電線路雷擊過(guò)電壓主要包括直擊雷過(guò)電壓與感應(yīng)雷過(guò)電壓兩種，直擊雷產(chǎn)生的影響一般都會(huì)作用在各項(xiàng)電力裝置上，并且會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電流通過(guò)電力裝置泄入大地，因?yàn)殡娏Ρ容^大往往會(huì)產(chǎn)生大于裝置承受的電壓范圍，進(jìn)而會(huì)造成裝置故障，影響線路的正常運(yùn)行。感應(yīng)雷產(chǎn)生的影響一般都會(huì)作用在線路的附近區(qū)域，但是因?yàn)槔纂娏髯饔脮?huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)，進(jìn)而會(huì)造成線路產(chǎn)生感應(yīng)電壓。結(jié)合實(shí)際對(duì)兩種雷擊過(guò)電壓方式進(jìn)行分析可以確定，直擊雷過(guò)電壓對(duì)線路系統(tǒng)中各項(xiàng)電力裝置產(chǎn)生的影響比較小，與其相比感應(yīng)雷雖然不會(huì)直接作用在裝置上，但是產(chǎn)生的影響卻要更大。在產(chǎn)生感應(yīng)雷電過(guò)電壓時(shí)，會(huì)對(duì)周?chē)娏υO(shè)施造成電磁感應(yīng)現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致10 kV配電線路中產(chǎn)生大于線路常規(guī)電壓數(shù)倍甚至更高，其中如果產(chǎn)生的電壓在80 kV以上，就會(huì)產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓最終導(dǎo)致線路跳閘，影響線路的正常運(yùn)行。

四、10kV配網(wǎng)線路防雷措施研究

（一）提高線路器件絕緣子水平

一般而言，雷擊造成的線路故障的直接原因是線路元件的絕緣水平不足，因此提高線路的絕緣水平就能從最大限度上防止雷擊造成的配網(wǎng)故障。一般而言從三方面進(jìn)行著手：

1.提高絕緣子的絕緣水平。現(xiàn)階段我國(guó)配電網(wǎng)中大量的使用了絕緣子，研究人員得出雷擊閃絡(luò)電流和絕緣水平之間的關(guān)系，如圖1 所示。

圖1 閃絡(luò)電流與絕緣水平關(guān)系

在圖1中對(duì)比了三種型號(hào)絕緣子在不同雷擊距離下產(chǎn)生閃絡(luò)電流的關(guān)系，通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在同樣的雷擊距下絕緣子的絕緣水平越高，其閃絡(luò)電流越小。所以更換絕緣等級(jí)更高的絕緣子能夠提高線路的絕緣水平。根據(jù)我局的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，用S-280/Z型絕緣子代替現(xiàn)有的S-210/Z型絕緣子能夠?qū)⒔^緣水平提高

30%多。替換絕緣子前后線路防雷水平對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 替換絕緣子前后線路防雷水平對(duì)比

擊距/m線路防雷水平/KA

S-210/ZS-280/Z

302736

504459

706283

（2）做好接地裝置的維護(hù)工作。10kV配網(wǎng)線路的運(yùn)維人員要定期的對(duì)線路接地裝置的接地電阻進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)電阻過(guò)大的情況要及時(shí)維護(hù)。確保線路接地裝置的電阻低于10Ω，對(duì)于1kV以下的設(shè)備其一般公用一個(gè)接地裝置且阻值不大于4Ω。

（二）架空絕緣線路加裝防雷擊斷線用防弧金具

由于架空絕緣線具有突出的優(yōu)點(diǎn)而在 10kV配電線路中大量使用%但遭受雷擊導(dǎo)致斷線的事故卻急劇增加。如絕緣導(dǎo)線在雷電過(guò)電壓時(shí)引起絕緣子閃絡(luò)并擊穿導(dǎo)線絕緣層時(shí)被擊穿的絕緣層呈針孔狀，持續(xù)的工頻短路電流電弧在針孔處燃燒使導(dǎo)線在短時(shí)間內(nèi)被整齊燒斷。為防止雷擊斷線可在線路絕緣子處剝離部分絕緣層后安裝防弧金具，使雷擊過(guò)電壓僅在防弧金具與絕緣子鐵腳之間引起閃絡(luò)使持續(xù)的工頻短路電弧的弧根固定在防弧金具上燃燒，從而保護(hù)導(dǎo)線免于燒傷。

另外，可以降低桿塔的高度從而提高線路的防雷水平。線路中防雷水平和桿塔高度之間的關(guān)系如圖2所示。