10kV配電網(wǎng)防雷技術(shù)研究

胡志強

摘 要：本文通過對雷電對電力設(shè)備的危害分析，總結(jié)了10kV配電網(wǎng)雷擊事故的原因。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實際，提出了10kV配電設(shè)備及10kV配電線路防雷的技術(shù)措施和改進措施。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)；防雷技術(shù)；技術(shù)改進

中圖分類號：TM862 文獻標(biāo)志碼：A

10kV配電網(wǎng)設(shè)備和分布更為廣泛，與用戶密切相關(guān)，在10kV配電線路防雷線相同，其絕緣水平低，更容易發(fā)生雷電事故，影響電力用戶，甚至危及人身安全。因此，防雷是安全、電網(wǎng)運行的可靠性。在分析各種配電網(wǎng)防雷技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，提出了一種10kV配電網(wǎng)防雷技術(shù)方案，包括10kV配電網(wǎng)防雷和10kV配電網(wǎng)設(shè)備防雷。結(jié)果可為10kV配電網(wǎng)的安全運行提供參考。

1 雷擊對電力設(shè)備造成的危害

雷擊不僅給配電網(wǎng)帶來了危害和安全隱患，而且造成巨大的經(jīng)濟損失。2015年江門某城區(qū)10kV配電網(wǎng)為例（見表1），總行程的50倍，由于雷擊跳閘26次，雷電旅行52%的總次數(shù)，雷電會造成電力設(shè)備的損壞、斷線、接地事故，可見雷電的最大的安全隱患，10kV配電網(wǎng)現(xiàn)狀。

2 國內(nèi)中壓配電網(wǎng)防雷技術(shù)

配電網(wǎng)的防雷技術(shù)分為中壓配電網(wǎng)、防雷技術(shù)和防雷技術(shù)兩個方面。

2.1 線路防雷技術(shù)

分布線包括架空線路和電纜線路。后者深埋地下，雷聲也不那么響亮。因此，配電網(wǎng)的防雷技術(shù)主要是架空線路防雷。防雷措施包括設(shè)置避雷器、安裝線路避雷器和防雷硬件。

2.1.1 架設(shè)避雷線

避雷器的安裝是我國的一項基本防雷措施。根據(jù)國內(nèi)電力行業(yè)的常規(guī)做法，僅使用1km～2km的線路進入和退出線路變電站和電站。對于所有重要的線路和重雷區(qū)域，避雷針安裝在整條線路上。10kV架空線路一般沒有避雷針，但雷區(qū)和重要線路，設(shè)置單避雷針。

2.1.2 安裝線路避雷器

自1993年以來，中國一直在發(fā)展線路避雷器。實際運行表明，線路避雷器的安裝提高了雷電防護等級，大大降低了閃電速度。目前，在地形復(fù)雜的雷擊區(qū)域，約35kV線路避雷器保護。10kV配電網(wǎng)安裝了氧化鋅避雷器和間隙避雷器。

2.1.3 安裝防弧金具

在安裝了電弧保護硬件后，線路可以承受一定的雷電閃絡(luò)概率和工作頻率連續(xù)電流電弧。防雷配件可將電弧導(dǎo)向金具，防止導(dǎo)體燒毀。防弧金工具主要有兩種剝離型防弧金工具和刺穿式反弧隙。防弧金工具在江門、佛山推廣后，對防止絕緣導(dǎo)線斷線有明顯效果。

2.2 設(shè)備防雷技術(shù)

2.2.1 配電變壓器防雷

根據(jù)交流電氣設(shè)備的過電壓保護和絕緣協(xié)調(diào)，配電變壓器的高壓側(cè)通常由避雷器保護。避雷針接地線，變壓器低壓側(cè)中性點和變壓器金屬外殼3點連接。同時，為了避免“正向和反向過電壓”的危險，最好在低壓側(cè)安裝避雷器。

2.2.2 開閉所防雷

避雷器的安裝是限制雷電過電壓的主要途徑。主要措施是在公交線路、線路、開、閉公共汽車上安裝避雷器。同時，在開啟和關(guān)閉過程中，避雷器與保護裝置并聯(lián)。當(dāng)有危險的過電壓時，避雷針會移動，避雷針進入地面保護裝置。

2.2.3 開關(guān)設(shè)備防雷

目前，避雷器的防雷措施主要應(yīng)用于接觸式開關(guān)和支路開關(guān)等電路交換設(shè)備，有效地防止了雷電電壓入侵所造成的設(shè)備損壞。

表1 2015年江門某城區(qū)配電網(wǎng)10kV線路跳閘情況統(tǒng)計

10kV線路總跳閘次數(shù) 雷擊引起線路跳閘的次數(shù) 雷擊跳閘線路重合閘投入條數(shù) 雷擊跳閘時線路重合成功次數(shù) 雷擊跳閘時線路重合失敗次數(shù)

50 26 23 20 3

3 10kV配電網(wǎng)雷擊事故發(fā)生的原因分析

通過對雷擊事故的分析，結(jié)合相關(guān)文獻綜述，對10kV配電網(wǎng)發(fā)生雷擊事故的原因、存在的主要問題進行了以下幾方面的研究：當(dāng)?shù)氐哪昶骄妆┤諗?shù)高TD的價值，在頻繁的雷電數(shù)下降；避雷器性能部分安裝或安裝位置不合理的不足部分；絕緣子質(zhì)量或技術(shù)參數(shù)達不到要求；接地裝置不合格，年久失修，連接部分的線腐蝕；防雷設(shè)施薄一點，或雷電感應(yīng)過電壓是很容易找到出路，再造成損害的；操作和維護是不夠全面的，長時間不擦避雷器、絕緣子電壓與絕緣參數(shù)，從而大大降低，一旦被擊中會使避雷器電路燒毀變壓器瓷破裂、爆炸等。

4 10kV配電防雷技術(shù)建議

4.1 10kV避雷線保護

地線在抑制感應(yīng)過電壓方面具有一定的作用，但由于雷擊后導(dǎo)致的10kV中壓配電網(wǎng)絕緣水平低，所以不能有效地防止雷擊，避雷針設(shè)計難度大、成本高。此外，“DL/t6201997”過電壓保護和絕緣配合的ac電單位，35kV及以下，一般不設(shè)置沿著線，加強耦合地線或絕緣安裝。因此，對于10kV的架空線路，應(yīng)考慮線路投資因素，提高可靠性，一般不全是避雷針，只有強雷擊活動場所，在電線桿和線路上經(jīng)常出現(xiàn)雷擊故障，安裝避雷針或架空導(dǎo)線，才能提高塔的接地電阻。

4.2 10kV配電變壓器防雷

配電變壓器的主要防雷措施是避雷器的保護裝置。根據(jù)規(guī)定“電氣設(shè)備”過電壓保護的設(shè)計規(guī)范應(yīng)由配電變壓器的高壓側(cè)避雷器保護。但是，如果避雷器只安裝在高壓側(cè)，變壓器就不能免除“正負(fù)過電壓”的危害。因此，10kV配電變壓器的高、低壓側(cè)應(yīng)由避雷器保護，避雷器應(yīng)盡可能地靠近變壓器的安裝位置。與此同時，避雷器的接地線、變壓器低壓側(cè)的中性點和變壓器的金屬外殼應(yīng)在3點接地。

4.3 10kV線路避雷器

對于10kV架空線路，建議設(shè)置線路型避雷器以防止雷擊。建議使用復(fù)合夾克衫和交流間隙金屬氧化物避雷器，有效地降低絕緣導(dǎo)體的閃電故障率和閃電跳閘率。同時，針對不同的中性點接地方式，建議采用不同的避雷器。由于中性點接地系統(tǒng)的有效性，該系統(tǒng)在中性點以下的系統(tǒng)設(shè)備中沒有有效的接地系統(tǒng)，外部過電壓引起的雷電較低，最大的長期工作電壓避雷器需要較低，推薦避雷器。在沒有接地的情況下，基于系統(tǒng)諧振過電壓和斷續(xù)電弧接地過電壓的發(fā)生和嚴(yán)重程度，基于系統(tǒng)諧振過電壓和斷續(xù)電弧接地過電壓的可能性，在無接地的情況下，可以選擇金屬氧化物避雷器或碳化硅閥避雷器。

4.4 10kV線路開關(guān)設(shè)備防雷

10kV線路開關(guān)設(shè)備是雷電避雷器保護的主要措施，在脈沖電壓開關(guān)設(shè)備絕緣下避雷器放電電壓，避雷器可迅速切斷電源，保證避雷器自身的安全恢復(fù)正常運行。10kV斷路器和負(fù)載開關(guān)應(yīng)配置一個閥式避雷器保護裝置。在正常情況下，斷路器和電力斷路器、負(fù)荷開關(guān)、或隔離開關(guān)應(yīng)安裝在閥門領(lǐng)域的避雷器，接地線應(yīng)該連接到斷路器和其他設(shè)備的金屬外殼，和接地電阻不應(yīng)超過10Ω。

結(jié)論

總之，閃電是一種古老而復(fù)雜的自然現(xiàn)象，對人類生存、生產(chǎn)活動的干擾，配電線路的正常運行，今天也有一個負(fù)面影響，我們必須抓住關(guān)鍵點的閃電保護，防雷措施，提高配電網(wǎng)供電的可靠性。這就要求我們不斷努力探索，采取綜合管理的各種方法和措施，減少雷擊對配電線路造成的破壞，保證供電能力的穩(wěn)定。

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