10kV配電線路雷擊事故分析及防雷對(duì)策

李金煌　陳周鴻

摘 要：10kV配電線路在夏季的時(shí)候容易受到雷擊，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)短路故障，必須要結(jié)合實(shí)際情況提高相應(yīng)的防雷措施，有不斷地完善和創(chuàng)新10kV配電線路的保護(hù)措施。配電線路出現(xiàn)故障的因素諸多，進(jìn)而導(dǎo)致線路故障率比較高，對(duì)于我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展來講是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。因此，文章分析了10kV配電線路雷擊故障分析及防雷措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：配電線路;防雷;接地

引言

隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，由雷擊而引起的配電線路運(yùn)行故障問題越來越多，嚴(yán)重影響了配電線路設(shè)備的安全運(yùn)行，配電線路因?yàn)槔讚粼斐傻奶l故障是影響供電安全的一個(gè)很大難題。所以，對(duì)10kV配電線路采取合理有效的配電線路防雷措施，是我國(guó)電力企業(yè)始終關(guān)注的重要問題。

1 10kV配電線路的雷擊特征

如果有雷擊現(xiàn)象發(fā)生，地表的輸電線路和電子設(shè)備會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的電磁感應(yīng)作用，內(nèi)容包括靜電份量和輻射份量以及磁份量，如果這些電磁感應(yīng)作用到配電線路中，配電線路的感應(yīng)過電壓會(huì)產(chǎn)生。線路上承載的過電壓幅值和雷擊的電流有關(guān)，和線路距離雷電通道有關(guān)，和線路的高度有關(guān)，一般情況下放電可以達(dá)到30kV～500kV。如果放電后的感應(yīng)電壓大100kV，就是感應(yīng)過電壓和線路產(chǎn)生的工頻電壓之和，如果高于絕緣50%的電壓時(shí)，10kV配線路中的絕緣子會(huì)發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象，線路因此會(huì)發(fā)生跳閘。

2 雷電事故對(duì)10kV配電線路產(chǎn)生的影響

發(fā)生雷電后，10kV配電線路受到的影響主要體現(xiàn)在以下三方面：（1）由于雷電具有的高溫和高穿透性以及高輻射壓強(qiáng)的特點(diǎn)，會(huì)破壞配電線路和配套的設(shè)施;（2）雷電發(fā)生后配電網(wǎng)的電壓會(huì)瞬時(shí)升高，在電壓升高的過程中配電系統(tǒng)中的變電設(shè)備容易發(fā)生擊穿，整個(gè)配電線路的穩(wěn)定性會(huì)受到影響。所以電壓的瞬間升高會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞;（3）在配電線路的施工中，由于配電網(wǎng)絡(luò)的絕緣效果差，易發(fā)生導(dǎo)電，在引雷作用下容易對(duì)施工人員造成雷擊傷害，施工安全不能保證。

3 10kV配電線路的防雷措施仿真研究

3.1 保證線路的絕緣效果

感應(yīng)雷產(chǎn)生的過電壓主要作用于架空線路，雖然當(dāng)前的配電網(wǎng)采用了架空式的絕緣線路，可以在一定程度上提升配電線路的絕緣效果，但是架空線路的絕緣方式主要是作用于樹相，從防雷的作用來看不能起到完全的絕緣作用，所以考慮到雷擊的實(shí)際作用要采用沖擊U50%放電電壓較高的絕緣子，這種方式可以有效提升配電線路的絕緣效果，因此配電線路的耐雷水平得到提升。此外，還可以提升裸導(dǎo)線的絕緣效果，增加絕緣子的數(shù)量，在導(dǎo)線和絕緣子間也要設(shè)置絕緣片，優(yōu)選絕緣子的型號(hào)，這些方法都可以提高線路的絕緣效果。

3.2 架空絕緣導(dǎo)線的防雷擊斷線措施

架空絕緣線路在雷擊的作用下容易發(fā)生斷線事故，可以采取如下的措施：（1）提升線路的整體絕緣的水平。考慮到線路的造價(jià)，可以采取導(dǎo)線架空絕緣的方式提升重點(diǎn)部位的絕緣能力，可以在絕緣導(dǎo)線處增加絕緣片的數(shù)量，如果發(fā)生放電只能作用于絕緣的邊沿處，絕緣皮雖然被擊穿但不會(huì)影響到導(dǎo)線;（2）可以采用安裝避雷器的方式。針對(duì)10kV配電線路可以采用免維護(hù)的氧化鋅式避雷器，針對(duì)配電線路容易發(fā)生雷擊的部位要有選擇的安裝，除此之外還要針對(duì)配電設(shè)備安裝避雷器;（3）注重調(diào)整絕緣子端部的并聯(lián)放電間隙。絕緣子的兩端采取并聯(lián)保護(hù)的方式要注意間隙的合理性，對(duì)于放電電壓要大于絕緣子可以承受的沖擊放電電壓，線路發(fā)生的雷電通常作用于在保護(hù)間隙，所以采取這種方式可以有效的防止絕緣導(dǎo)線被擊穿。

3.3 結(jié)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用相應(yīng)的中性點(diǎn)接地方式

如果線路發(fā)生故障后難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)時(shí)，由于消弧線圈的作用會(huì)導(dǎo)致發(fā)生故障的范圍擴(kuò)大，這種情況會(huì)產(chǎn)生相間短路，降低線路建弧率難以實(shí)現(xiàn)，如果架空絕緣導(dǎo)線發(fā)生單相接地時(shí)，雖然這種故障的產(chǎn)生使得絕緣導(dǎo)線被擊穿，但是絕緣子原有的絕緣可以實(shí)現(xiàn)自恢復(fù)，所以在配電線路中要采取相應(yīng)的線路形式，對(duì)于投運(yùn)的消弧線圈要有一定的選擇性。對(duì)于架空式的配電線路中要有消弧線圈;架空線和電纜混合安裝的線路中，如果電纜的長(zhǎng)度占到整條線路長(zhǎng)度的80%以上時(shí)要仔細(xì)考慮是否需要投消弧線圈，通過采用小電阻接地的方式并通過零序保護(hù)的方式保證運(yùn)行效果。

3.4 間隙和避雷器的共同作用

3.4.1 安裝避雷器

10kV配電線路中使用避雷器可以對(duì)雷電過電壓起到很好的防護(hù)作用，如果全線都安裝避雷器難以實(shí)現(xiàn)，一方面是投資過大，另一方面也會(huì)造成維護(hù)的困難。所以針對(duì)避雷器的安裝可以采取如下安裝方案：針對(duì)配電線路的雷害事故多發(fā)部分，在桿塔上安裝避雷器;在配電線路分支處的桿塔上安裝避雷器;針對(duì)配電變壓器和柱上開關(guān)以及刀閘等重要配電設(shè)備安裝避雷器;在架空絕緣線路和電纜線路發(fā)生轉(zhuǎn)換的部位安裝避雷器。

3.4.2 使用并聯(lián)間隙絕緣子

10kV配電線路采用的保護(hù)間隙通常安裝在絕緣子串的兩端，如果發(fā)生雷擊時(shí)，絕緣子和自動(dòng)重合閘共同作用，可以將雷電產(chǎn)生的電流及時(shí)接入地下，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的不間斷供電，這樣可以防止絕緣子發(fā)生閃絡(luò)或燒毀，保持線路的正常運(yùn)行。10kV配電線路設(shè)計(jì)防雷保護(hù)間隙時(shí)要考慮到使用條件：（1）發(fā)生雷擊線路時(shí)，保護(hù)間隙的作用要提前于絕緣子串發(fā)生放電，通過捕捉放電發(fā)生的電弧將雷電流引入地下，這樣可以保護(hù)絕緣子串和線路不發(fā)生燒損;（2）保護(hù)間隙和線路的絕緣配合要不降低線路的絕緣效果。

3.5 仿真模型的建立

雷電繞過避雷線直擊導(dǎo)線的概率和避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角、桿塔高度以及線路經(jīng)過的地形地貌和地質(zhì)條件有關(guān)，故此，規(guī)程法應(yīng)用研究的區(qū)分主要以山區(qū)地形與平原地形進(jìn)行歸類。規(guī)程法計(jì)算方法的應(yīng)用具有一定的局限性，由于它為經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而來，并且分析區(qū)分只局限于地形。

概率模型以雷擊過程作為的模擬，利用雷擊最后階段發(fā)生躍變的下行先導(dǎo)，將其引雷能力及其與擊距系數(shù)間的關(guān)系研究而出。該模型的應(yīng)用，一定程度上可以很好的將事故現(xiàn)場(chǎng)的雷擊原因進(jìn)行科學(xué)解釋，但也由于該模型的建立是以實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑榛A(chǔ)，其利用物理手段制造的雷擊與現(xiàn)實(shí)雷擊存在較大差異。對(duì)于雷電先導(dǎo)模型的研究與應(yīng)用將先導(dǎo)發(fā)展模型的整個(gè)過程進(jìn)行了系統(tǒng)性的描述。該模型應(yīng)用所持觀點(diǎn)為雷擊現(xiàn)象是為下行雷電先導(dǎo)相遇于產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)物上的上行先導(dǎo)后所形成，同時(shí)他還將屏蔽失效與側(cè)面距離兩個(gè)參數(shù)在雷電流幅值與結(jié)構(gòu)物高度函數(shù)中得以應(yīng)用。雷電放電過程中，要充分考慮對(duì)其分散性與下行先導(dǎo)小于輸電線路高度時(shí)所發(fā)生的雷擊線路。雷電下行先導(dǎo)下落的過程中，地面物體的表面場(chǎng)強(qiáng)不斷增強(qiáng)。

4 結(jié)語(yǔ)

為了保證10kV架空配電線路的可靠性，防雷保護(hù)是非常必要的，針對(duì)線路發(fā)生的雷擊現(xiàn)象要分析原因，并采取預(yù)防措施，仿真研究結(jié)合了實(shí)際情況，可以有效提升10kV架空配電線路的防雷效果。

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