試析10kV配電線路防雷保護(hù)措施

劉明新

【摘 要】10kV配電線路屬于電力系統(tǒng)的重要組成部分，其防雷工作直接關(guān)系到供電安全問(wèn)題，也是電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。在新形勢(shì)下加強(qiáng)對(duì)10 kV 配電線路的防雷保護(hù)是配電網(wǎng)系統(tǒng)中最核心的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】10kV配電網(wǎng)；供電安全；防雷保護(hù)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)各方面用電量驟增，原有的配電網(wǎng)難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的用電需求，因此配電網(wǎng)的建設(shè)、改造得到了供電企業(yè)的廣泛關(guān)注和高度重視。電纜敷設(shè)進(jìn)度慢，投資較大，而架空裸導(dǎo)線存在著走廊和安全問(wèn)題，故架空絕緣導(dǎo)線在當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛，特別是廣大的農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)網(wǎng)升級(jí)改造后，架空線路絕緣化率達(dá)90%以上。其優(yōu)點(diǎn)固然很多，但也有弊端，最為突出的就是雷擊斷線故障。

雷電是常見(jiàn)的一種自然現(xiàn)象，也是引起10kV配電線路故障的主要因素。因此，為提高10kV配電系統(tǒng)的整體質(zhì)量，首先必須抓好10kV配電線路的防雷保護(hù)工作，采取全方位、多層次的有效防雷保護(hù)措施。這樣才能滿足廣大群眾的用電需求，也能盡量減少雷擊風(fēng)險(xiǎn)。

1.10kV架空絕緣導(dǎo)線雷擊斷線原理分析及現(xiàn)有預(yù)防對(duì)策

1.1原理分析

雷擊是一種帶電云層與地面放電的自然現(xiàn)象，通常分為直擊雷和感應(yīng)雷，前者是指云層直接對(duì)地面某一點(diǎn)放電，破壞力巨大；后者又叫二次雷，多指直接雷發(fā)生后，所產(chǎn)生的余波，對(duì)周?chē)挛镌斐傻姆烹姮F(xiàn)象。

過(guò)電壓擊中裸導(dǎo)線后，工頻電弧會(huì)沿著導(dǎo)線移動(dòng)，因?yàn)榛「箿囟鹊陀诨「?，而弧根沿著?dǎo)線表面滑動(dòng)，弧腹則向空中飄浮，導(dǎo)體通常不會(huì)被燒損，也就不會(huì)發(fā)生斷線故障。而絕緣導(dǎo)線被雷電過(guò)電壓擊中時(shí)，過(guò)電壓勢(shì)能大但時(shí)間短，通常會(huì)引起絕緣層被擊穿，從而發(fā)生絕緣子閃絡(luò)現(xiàn)象。同時(shí)，工頻短路電流受限，不像裸導(dǎo)線被擊中時(shí)那般，弧根在表面滑動(dòng)，以至于高溫度的弧根，容易集中在被擊穿后的絕緣層處燃燒，最終因雷擊導(dǎo)致斷線。

2.10kV配電線路防雷保護(hù)措施存在的問(wèn)題

2.1 設(shè)計(jì)安全缺乏合理性

當(dāng)前10kV配電線路雷擊事故頻發(fā)，其中有很大一部分原因就是配電線路的設(shè)計(jì)安裝環(huán)節(jié)不夠合理。大部分配電電路設(shè)計(jì)中的防雷設(shè)計(jì)均是參照最根本的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展的，并未考慮到當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況與氣候條件。

2.2 防雷設(shè)備的匱乏

一些電力企業(yè)為了節(jié)約開(kāi)支，傾向于使用公用的避雷器設(shè)備。這雖然具有一定的防雷功能，但防雷效能均有不同程度的下降。不少電力企業(yè)在架設(shè)10kV配電線路線路前，已預(yù)先設(shè)定了安裝數(shù)量。因此，避雷器數(shù)量不多，無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的防雷效果。

2.3 配電線路本身存在的難以避免的問(wèn)題

通過(guò)大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，10kV配電線路受到雷擊的原因之一是由配電線路自身引起的。由于配電線路存在一些問(wèn)題無(wú)法徹底消除，如線路架空、地極接地電阻等問(wèn)題，導(dǎo)致線路會(huì)遭到雷擊。

2.4 設(shè)備維護(hù)管理不到位

10kV配電線路及相關(guān)防雷設(shè)備并非安裝后就萬(wàn)事大吉，還須定期進(jìn)行巡回檢查，及時(shí)處理相關(guān)故障，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。目前，大部分電力企業(yè)對(duì)配電線路的管理采用的是人工管理。在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，線路管理難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致線路中的隱患難以被及時(shí)察覺(jué)，從而為線路的運(yùn)行埋下安全隱患。另外，不少工作人員的專(zhuān)業(yè)技能不高，對(duì)工作缺乏較強(qiáng)的責(zé)任感，不能及時(shí)察覺(jué)線路中存在的磨損、老化、斷股等問(wèn)題，因此，線路故障經(jīng)常發(fā)生。

3.現(xiàn)有防雷擊預(yù)防措施

3.1目前多通過(guò)兩種方式預(yù)防雷擊斷線：

一是疏導(dǎo)法，該方法通過(guò)裸露絕緣子附近的絕緣導(dǎo)線，達(dá)到弧根移動(dòng)的目的，如此一來(lái)，高溫弧根就不再集中于一點(diǎn)燃燒，絕緣導(dǎo)線也就不易燒損。該方法成本較低，操作難度不高，不過(guò)絕緣導(dǎo)線一旦裸露化，絕緣性和密封性就會(huì)受到影響。

二是堵塞，在絕緣導(dǎo)線上安裝避雷器等裝置，提高其絕緣性，從而降低閃絡(luò)發(fā)生率，阻止雷擊后工頻電流起弧。該方法具有良好的保護(hù)效果，但是成本較貴，安裝具有難度。

3.2按具體的方法來(lái)分，有以下多種：安裝氧化鋅避雷器、架空避雷線，使用鉗位絕緣子，增強(qiáng)導(dǎo)線絕緣能力，加長(zhǎng)閃絡(luò)路徑，使用防弧金具、過(guò)電壓保護(hù)器等。最后兩種方法在目前應(yīng)用較為普遍，能夠起到很好的保護(hù)效果。

3.2.1增強(qiáng)線路局部絕緣性能。在絕緣導(dǎo)線固定部位增厚絕緣層，被稱(chēng)為架空絕緣導(dǎo)線。即指運(yùn)行放電從加強(qiáng)絕緣邊緣部位或擊穿絕緣皮后擊穿導(dǎo)線，從而提高了局部絕緣性能。同時(shí)，能使線路的沖擊放電電壓增大，而且能節(jié)約線路造價(jià)。

3.2.2安放避雷器，以對(duì)架空絕緣線路形成有效的保護(hù)。避雷器容易老化的主要原因在于長(zhǎng)時(shí)間受到工頻電壓的影響，偶爾還須承受雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓與工頻續(xù)流。一旦避雷器老化后便會(huì)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致配電線路供電不穩(wěn)定。為解決這一問(wèn)題，通常使用金屬氧化物避雷器。在配電線路雷擊高發(fā)段進(jìn)行選擇性安裝，同時(shí)，將避雷器安裝在柱上開(kāi)關(guān)、配電變壓器等相關(guān)配電設(shè)備上。

3.2.3經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在絕緣子兩端并聯(lián)放電間歇，可避免絕緣導(dǎo)線的絕緣層被擊穿。從根本上解決了絕緣導(dǎo)線的雷擊斷線問(wèn)題。

3.3在建設(shè)線路桿塔的時(shí)候應(yīng)嚴(yán)格遵守施工標(biāo)準(zhǔn)與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，保障線路的防雷水平。對(duì)工作中的線路桿塔，應(yīng)在雷雨季節(jié)來(lái)臨前完成接地電阻測(cè)量工作。為改善接地電阻值一般可采用4 種辦法，包括增加接地面積，增設(shè)接地扁鐵，接地槽換土，敷設(shè)相關(guān)降阻劑等措施，以起到防雷作用。

3.4 降低接地電阻

降低接地電阻是減少線路跳閘的有效措施。由于10 kV 配電線路雷擊跳閘問(wèn)題大多數(shù)都是由感應(yīng)雷造成的，而使接地電阻變小有利于雷電流沖擊波的泄放，以免雷電沖擊波損壞相關(guān)配電線路設(shè)備。同時(shí)，通過(guò)降低接地電阻能使雷擊對(duì)桿塔的電位降低，預(yù)防雷電波經(jīng)地面反擊配電線路。降低接地電阻通常采用2 種措施：一是水平接地體，對(duì)接地裝置進(jìn)行防腐處理，盡量延長(zhǎng)接地網(wǎng)的使用壽命；二是應(yīng)用降阻劑，實(shí)踐證實(shí)，將高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑添加到水平接地體周?chē)墒箺U塔的接地電阻變小。

3.5 10kV配電設(shè)備的相關(guān)防雷措施

配電變壓器防雷措施：低壓側(cè)安裝低壓避雷器，與高壓側(cè)避雷器、低壓側(cè)中性點(diǎn)、變壓器外殼共同接地。接地電阻值大?。喝萘?100kVA 的配電變壓器接地電阻值必須在10Ω以?xún)?nèi)；>100kVA的，接地電阻值必須在4Ω以?xún)?nèi)。

柱上開(kāi)關(guān)的防雷措施：研究發(fā)現(xiàn)，柱上開(kāi)關(guān)由于缺少避雷器保護(hù)，一旦開(kāi)關(guān)打開(kāi)，雷電波將會(huì)沿著配電線路到達(dá)開(kāi)關(guān)處，產(chǎn)生雷電全反射。若雷電較大時(shí)會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)造成嚴(yán)重?fù)p毀。應(yīng)在開(kāi)關(guān)、刀閘兩側(cè)安放避雷器，起到防雷作用。

電纜分支箱的防雷措施：近年來(lái)電纜分支箱與環(huán)網(wǎng)柜得到了更廣泛的應(yīng)用，而相關(guān)防雷問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)。目前，一般采用抑制感應(yīng)雷過(guò)電壓來(lái)預(yù)防雷電，適用于10kV電纜化的環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)。常見(jiàn)做法就是使用避雷器，要注意避雷器保護(hù)點(diǎn)位置的選擇。一是，對(duì)整個(gè)環(huán)網(wǎng)回路的任一單元都安設(shè)避雷器，由于避雷器數(shù)量偏多，存在一定的局限性。不僅增大了成本，而且也影響到系統(tǒng)運(yùn)行的整體可靠性。二是，有選擇地在環(huán)網(wǎng)單元安設(shè)避雷器。這須根據(jù)電網(wǎng)的具體情況選用合適的避雷器安裝方法。若在環(huán)網(wǎng)回路中有一段架空線路，應(yīng)將避雷器安裝在架空線路兩端的環(huán)網(wǎng)單元上。無(wú)間隙金屬氧化物避雷器具有免維護(hù)、防爆脫離功能等優(yōu)點(diǎn)，是最理想的避雷器。

3.6 重視線路的維護(hù)管理

線路管理人員要加大對(duì)配電線路的監(jiān)管力度，嚴(yán)密監(jiān)控配電線路的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，結(jié)合用電需求對(duì)線路的分布情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以盡量避免線路超負(fù)荷的問(wèn)題出現(xiàn)。遇到用電高峰期，可通過(guò)紅外檢測(cè)儀來(lái)了解線路連接器的溫度，若溫度有異常應(yīng)馬上采取相關(guān)應(yīng)急措施，防止配電線路由于溫度過(guò)高而導(dǎo)致線路熔斷或變壓器被燒毀。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)配電線路設(shè)備的管理，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，做到定期檢查，定期維護(hù)。比如，對(duì)開(kāi)關(guān)、電纜、避雷器等設(shè)備要定期檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)馬上進(jìn)行維護(hù)或予以更換。對(duì)已經(jīng)報(bào)廢或無(wú)法滿足線路正常運(yùn)行需求的設(shè)備應(yīng)盡快報(bào)備，以加快更換速度。注重對(duì)管理、維護(hù)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高其專(zhuān)業(yè)能力以及對(duì)突發(fā)線路故障的處理能力。

4結(jié)束語(yǔ)

作為當(dāng)前社會(huì)不可缺的資源，電能供求日益緊張，配電網(wǎng)中10kV架空絕緣導(dǎo)線明顯增多，隨之而來(lái)的安全問(wèn)題也不容忽視。雷擊斷線是發(fā)生率較高、威脅最大的一種故障，必須采取有效的措施盡量避免。

（作者單位：國(guó)網(wǎng)武漢漢南區(qū)供電公司）