10kV架空配電線路防雷措施研究與應(yīng)用

姚毅軍

摘 要：在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程當(dāng)中，電能扮演著重要的角色，其中10 kV配電線路在我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中是一個(gè)相當(dāng)重要的部分，被廣泛應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)的配置系統(tǒng)當(dāng)中。在電網(wǎng)運(yùn)行的過程當(dāng)中，雷擊事故屬于影響較大的事故，可以對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生巨大的影響，同時(shí)也對(duì)10 kV架空配電線路產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的影響。文章首先對(duì)雷擊對(duì)于10 kV架空配電線路的威脅進(jìn)行了分析；其次對(duì)10 kV配電線路雷擊的過電壓形式進(jìn)行了分析；最后提出了10 kV配電線路防雷保護(hù)的有效措施。

關(guān)鍵詞：10 kV；架空配電線路；防雷措施

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）29-0099-02

雷擊屬于嚴(yán)重的自然災(zāi)害，尤其是在廣東的沿海地區(qū)當(dāng)中。從現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)來看，10 kV配電線路的雷害事故發(fā)生頻率還是相當(dāng)高的，對(duì)于國(guó)家配電網(wǎng)的供電可靠性和電網(wǎng)的安全造成了相當(dāng)嚴(yán)重威脅的同時(shí)，也對(duì)人們的日常生產(chǎn)生活帶來了很多的不利影響。在此種情況下，就需要對(duì)10 kV配電線路的防雷保護(hù)措施進(jìn)行不斷的研究，從而提升10 kV配電線路的耐雷水平。

1 雷擊對(duì)于10 kV架空配電路的威脅

1.1 雷擊事故形成的原因

在自然界的各種現(xiàn)象當(dāng)中，雷電屬于一項(xiàng)重要的天氣現(xiàn)象，雷擊現(xiàn)象的形成原因是相當(dāng)多的。在大多數(shù)的情況下，一般是由于地表的濕氣比較重，在受到高溫蒸發(fā)之后上升到高空當(dāng)中，并且和大氣當(dāng)中存在的水蒸氣進(jìn)行結(jié)合，在凝結(jié)之后就會(huì)產(chǎn)生冰晶或者水滴現(xiàn)象，在逐漸累積的情況下就會(huì)形成大片的積云。大片的積云在不斷的摩擦之下就會(huì)產(chǎn)生氣流，在不斷摩擦的過程當(dāng)中積云就會(huì)形成正負(fù)兩種電荷，稱之為電云，會(huì)對(duì)地面的一些事物產(chǎn)生雷擊的現(xiàn)象。

1.3 雷擊對(duì)于10 kV線路造成的危害

在10 kV架空配電線路或者電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，在很大程度上會(huì)受到雷擊的影響，因此在線路導(dǎo)線方面就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)強(qiáng)烈的電磁感應(yīng)。在此種情況下，就會(huì)在短時(shí)間之內(nèi)形成相對(duì)較高的電壓，在這個(gè)時(shí)候雷擊事故當(dāng)中所產(chǎn)生的電壓已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過了電網(wǎng)線路當(dāng)中的電壓負(fù)荷。因此如果線路被雷擊中，就會(huì)對(duì)電網(wǎng)的線路產(chǎn)生相當(dāng)大的影響，比如燒損、跳閘以及避雷器燒壞等現(xiàn)象，在對(duì)電力設(shè)備造成影響的同時(shí)也會(huì)對(duì)電路設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 10 kV配電線路雷擊的過電壓形式

2.1 直擊雷過電壓

直擊雷過電壓，即為雷云在對(duì)一些建筑物進(jìn)行擊中的過程當(dāng)中，該物體的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電電流在其中進(jìn)行流過，從而使得該物體的內(nèi)部產(chǎn)生相當(dāng)高的電壓降，比如桿塔、電力裝置等。

2.2 感應(yīng)雷過電壓

感應(yīng)雷過電壓，即為雷電在擊中附近大地的時(shí)候，由于導(dǎo)線上本身的電磁感應(yīng)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的過電壓。一般情況下感應(yīng)雷過電壓分為兩部分，是靜電分量和電磁分量?jī)蓚€(gè)部分來共同構(gòu)成的。在靜電分量當(dāng)中，主要是通過先導(dǎo)通道當(dāng)中的雷電荷所產(chǎn)生靜電場(chǎng)的突然消失而引起電磁感應(yīng)電壓，其中的值是可以達(dá)到很高的。在電磁分量當(dāng)中，主要是利用先導(dǎo)通道當(dāng)中的雷擊電流所形成的磁場(chǎng)變化而引起的感應(yīng)電壓，其中的導(dǎo)線和放電通道呈現(xiàn)出相互垂直的狀態(tài)，兩者之間所存在的互相感應(yīng)現(xiàn)象是不大的，也就是電磁感應(yīng)。在此種情況下，電磁分量相對(duì)于經(jīng)典分量來說是相當(dāng)小的，因此靜電分量起到的作用是相當(dāng)巨大的。

在10 kV架空配電線路當(dāng)中，線路所產(chǎn)生的閃絡(luò)或者故障的主要原因不是直擊雷過電壓而是感應(yīng)雷過電壓，因此配電線路受到直擊雷過電壓的影響是相當(dāng)小的，配電線路受到感應(yīng)雷過電壓的故障比例是相對(duì)要大的，因此需要對(duì)感應(yīng)雷過電壓的防護(hù)措施進(jìn)行全面的分析研究。

3 10 kV配電線路防雷保護(hù)的有效措施

3.1 提升線路絕緣水平

在很多的10 kV配電線路當(dāng)中，運(yùn)輸過程都會(huì)受到地形地貌以及氣流等多方面的影響，因此容易出現(xiàn)重復(fù)性閃絡(luò)的現(xiàn)象。此種現(xiàn)象多發(fā)生在山區(qū)的供電線路當(dāng)中，在很多山區(qū)的供電線路當(dāng)中，為了節(jié)約線路的走廊，在很多的情況下會(huì)利用同一個(gè)桿塔多個(gè)回路的技術(shù)進(jìn)行架空配電線路的設(shè)置，利用此種方式在很大程度上節(jié)約了線路的走廊成本，對(duì)線路方面的投資有了很大的改善，但是值得注意的是同一個(gè)桿塔多回路的方式會(huì)在線路和線路中間造成電氣距離不夠的現(xiàn)象。因此如果一個(gè)回路當(dāng)中的線路遭到了雷擊的傷害，就會(huì)導(dǎo)致線路的絕緣子發(fā)生對(duì)地?fù)舸┑默F(xiàn)象。

與此同時(shí)就會(huì)對(duì)同一個(gè)桿塔當(dāng)中的多個(gè)回路產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的影響，在很大程度上對(duì)配電線路的供電可靠性造成了極大的影響和威脅。

在此種情況下，可以利用增加線路絕緣的方式來進(jìn)行有效避免，將裸露的導(dǎo)線利用絕緣導(dǎo)線代替，并且增加絕緣子片的數(shù)量，還可以在帶線和絕緣子支架進(jìn)行絕緣皮和絕緣子型號(hào)的更換和增加。

除此之外，在進(jìn)行配電線路的設(shè)施施工的時(shí)候，還需要根據(jù)實(shí)際情況來對(duì)線路方面的防雷措施進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如需要對(duì)廣東等南方地區(qū)進(jìn)行線路的設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要了解到當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件來對(duì)線路進(jìn)行設(shè)計(jì)梳理，從全方位來滿足線路當(dāng)中的耐雷水平，進(jìn)行接地電阻的測(cè)量，從而對(duì)接地現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。如果遇到雷雨季節(jié)的話，就需要對(duì)接地電阻進(jìn)行有效測(cè)量，通過接地扁鐵來對(duì)接地面積進(jìn)行加大，從而對(duì)電阻值進(jìn)行有效改善，最終起到防雷電的目的。

3.2 架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線防護(hù)

在對(duì)雷擊架空絕緣線路的斷線機(jī)理分析的情況下，還可以根據(jù)日常維修維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，來對(duì)此種類型發(fā)生的斷線事故進(jìn)行有效的防護(hù)措施。在本文當(dāng)中，集中體現(xiàn)在三個(gè)方面的預(yù)防措施。

首先，需要提升線路局部的絕緣水平，在配電線路當(dāng)中如果出現(xiàn)了感應(yīng)雷過電壓的現(xiàn)象，對(duì)于線路外部的絕緣體絕緣子破壞是相當(dāng)大的，因此需要利用高質(zhì)量的電路材料，在具體的安裝施工過程當(dāng)中按照規(guī)范來對(duì)其進(jìn)行安裝，從根本上提升配電線路外部絕緣體的絕緣層次。

一般情況下，架空配電線路遭受到雷擊事故的根本原因是線路當(dāng)中的絕緣水平較低，因此需要對(duì)電路的絕緣能力進(jìn)行增強(qiáng)。通過對(duì)比不同的絕緣子的防雷效果來進(jìn)行分析比較，見表1。

其次，還需要安裝避雷器進(jìn)行保護(hù)，在避雷器的選擇方面必須按照地區(qū)線路的特征進(jìn)行配對(duì)，10 kV配電線路比較實(shí)用的避雷器是氯化鋅避雷器，可以對(duì)過程當(dāng)中產(chǎn)生的過量電能進(jìn)行良好的轉(zhuǎn)化，從而起到隔離的效果，安裝在電阻片的位置上方可以保證系統(tǒng)的運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生電壓的影響，最終保護(hù)線路的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

另外，在避雷器的安裝位置的選擇方面，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖鉅顩r和經(jīng)濟(jì)情況來進(jìn)行考慮，選擇合適的位置來進(jìn)行避雷器的安裝，在重要設(shè)備上進(jìn)行避雷器的安裝。

3.3 降低10 kV配電設(shè)備的接地電阻

在配電設(shè)備的接地電阻方面可以利用兩種方式，其一是水平接地體的方式，在一般的配電線路當(dāng)中都是采取這種方式進(jìn)行的，在南方的很多地區(qū)當(dāng)中都利用接地圓鋼或者角鋼的方式來進(jìn)行桿塔的輔設(shè)并且對(duì)配電設(shè)備的接地網(wǎng)進(jìn)行有效改善，但是要保證桿塔、變壓器以及開關(guān)的接地裝置等都采取防腐措施，如果不做防腐措施，在長(zhǎng)期的腐蝕之下，接地電阻就會(huì)在很大程度上進(jìn)行增大，從而造成配電設(shè)備電阻的超標(biāo)。

其二為通過利用降阻劑來對(duì)電阻進(jìn)行有效控制，在水平接地體的周圍進(jìn)行高效膨脹土的增加，來對(duì)電阻進(jìn)行有效控制，使得桿塔的接地電阻能夠有效降低。

3.4 做好配電設(shè)備的防雷保護(hù)

在對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)的時(shí)候，可以在配電器的低壓兩側(cè)進(jìn)行避雷器的安裝，這樣一來就會(huì)和高壓側(cè)的避雷器、變壓器的外殼以及低壓側(cè)的中性點(diǎn)進(jìn)行連接，從而形成四點(diǎn)共一地的現(xiàn)象。在此種情況下接地電阻就必須滿足其中所規(guī)定的配電變壓器的電阻容量，也就是100 kVA以上的配電變壓器在4歐姆以下。在柱上開關(guān)的防雷措施方面，為了保障電網(wǎng)運(yùn)行方面的大力需求，都會(huì)在電網(wǎng)當(dāng)中進(jìn)行柱上開關(guān)和刀閘的安裝，從而增加配電網(wǎng)運(yùn)行方式的有效靈活性。

值得注意的是，在很多時(shí)候?qū)Υ朔N設(shè)備的防雷措施卻沒有進(jìn)行良好的應(yīng)用，只有在開關(guān)的一側(cè)進(jìn)行了避雷器的安裝，但是在開關(guān)斷開的時(shí)候，就會(huì)形成雷電波的全面反射，因此對(duì)設(shè)備開關(guān)造成不小的損害。在此種情況下，就需要對(duì)設(shè)備當(dāng)中的開關(guān)或者刀閘進(jìn)行保護(hù)，在兩側(cè)進(jìn)行避雷器的安裝，從而對(duì)開關(guān)或者刀閘進(jìn)行有效的防雷保護(hù)。

在電纜分支箱的防雷保護(hù)方面，對(duì)雷擊方面的措施一般采取避雷器的方式，在安裝過程當(dāng)中可以對(duì)整個(gè)回路當(dāng)中的每一個(gè)單元都進(jìn)行避雷器的安裝，但是在成本方面會(huì)有所增加，并且對(duì)系統(tǒng)的整體運(yùn)行可靠程度也會(huì)有所降低。另外可以在環(huán)網(wǎng)單元方面進(jìn)行避雷器的安裝。

4 結(jié) 語

綜上所述，在我國(guó)現(xiàn)階段配電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，10 kV架空配電線路是一個(gè)重要的組成部分，對(duì)電網(wǎng)維護(hù)工作方面有著相當(dāng)重要的影響。在10 kV架空配電線路的整體結(jié)構(gòu)當(dāng)中，是相對(duì)復(fù)雜的，因此需要對(duì)防雷措施進(jìn)行良好科學(xué)合理的選擇和設(shè)置，根據(jù)實(shí)際情況來對(duì)過程當(dāng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位的了解，最大限度的保證整個(gè)配電系統(tǒng)的整體安全穩(wěn)定，從根本上提升線路之間的防雷效果，最終為社會(huì)生產(chǎn)和人類生活提供良好的服務(wù)。

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