10 kV 配電網(wǎng)雷擊跳閘故障原因及防范措施

方 芳，田 和

（1.國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司平鄉(xiāng)縣供電分公司，河北 平鄉(xiāng) 054000；2.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司陽(yáng)原縣供電分公司，河北 陽(yáng)原 075000）

雷電是一種常見(jiàn)的自然災(zāi)害現(xiàn)象，其產(chǎn)生的雷擊電流和雷電強(qiáng)烈的電場(chǎng)可能給10 kV 配電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。雷擊跳閘故障不僅會(huì)造成線路設(shè)備的損壞，還會(huì)導(dǎo)致供電中斷，給用戶用電和生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須采取有效的防雷措施。文章旨在對(duì)10 kV 配電網(wǎng)雷擊跳閘故障的原因進(jìn)行分析，探討雷擊防范的重要性，研究雷擊對(duì)電力系統(tǒng)的影響，以及防范雷擊跳閘故障的措施，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有益參考。

1 防范10 kV 配電網(wǎng)雷擊的作用

1.1 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性

雷擊跳閘故障是導(dǎo)致電力系統(tǒng)中斷供電的主要因素之一。當(dāng)雷擊擊中配電線路或相關(guān)設(shè)備時(shí)，可能導(dǎo)致線路短路或設(shè)備損壞，進(jìn)而引起電力系統(tǒng)跳閘。在雷電高發(fā)季節(jié)，雷擊跳閘故障頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響用戶的正常用電和生產(chǎn)生活秩序。通過(guò)采取有效的雷擊防范措施，可以大大減少雷擊跳閘故障的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，對(duì)于維護(hù)社會(huì)運(yùn)行秩序和提高生產(chǎn)效率具有重要意義。

1.2 保障電力設(shè)備的安全運(yùn)行

雷擊引發(fā)的過(guò)電壓和電弧現(xiàn)象可能對(duì)電力設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞，甚至引發(fā)設(shè)備起火等危險(xiǎn)。而且，設(shè)備損壞不僅會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)跳閘故障，還需要進(jìn)行維修或更換，增加了電力系統(tǒng)的運(yùn)維成本。通過(guò)采取雷擊防范措施，如合理設(shè)置防雷接地裝置、配置雷電保護(hù)裝置等，可以有效地保障電力設(shè)備的安全運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低維護(hù)成本，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 降低社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失

雷擊跳閘故障造成的供電中斷和設(shè)備損壞不僅給用戶帶來(lái)不便，還會(huì)導(dǎo)致社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。特別是在某些重要的生產(chǎn)、醫(yī)療、通訊等領(lǐng)域，電力供應(yīng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。一旦發(fā)生雷擊跳閘故障，可能導(dǎo)致生產(chǎn)停工、通訊中斷、醫(yī)療設(shè)備故障等，嚴(yán)重影響社會(huì)的正常運(yùn)行。通過(guò)防范10 kV 配電網(wǎng)雷擊，可以降低供電中斷和設(shè)備損壞的概率，減少社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，提高社會(huì)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可持續(xù)發(fā)展能力。

2 10 kV 配電線路雷擊跳閘故障原因分析

2.1 線路絕緣不足

線路絕緣不足是導(dǎo)致10 kV 配電線路雷擊跳閘故障的一個(gè)主要原因。絕緣是防止電力設(shè)備或線路與周圍環(huán)境發(fā)生電氣聯(lián)系的關(guān)鍵保障。然而，長(zhǎng)期的運(yùn)行或惡劣的氣候條件可能導(dǎo)致絕緣老化、材料劣化或設(shè)備缺陷，使得線路絕緣不足。當(dāng)雷擊擊中絕緣不足的線路時(shí)，會(huì)導(dǎo)致局部放電或擊穿現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)設(shè)備損壞或線路短路，導(dǎo)致跳閘故障的發(fā)生。

2.2 接地系統(tǒng)不完善

接地系統(tǒng)在防范雷擊跳閘故障中起著至關(guān)重要的作用。配電線路的接地系統(tǒng)能夠消除雷電過(guò)電壓，將雷擊電流引入地下，從而保護(hù)設(shè)備和線路免受雷擊損害。然而，如果接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、接地電阻過(guò)大或存在接地網(wǎng)斷裂等問(wèn)題，雷電過(guò)電壓無(wú)法及時(shí)釋放，可能導(dǎo)致設(shè)備受損或跳閘故障的發(fā)生。

2.3 雷擊電流感應(yīng)

當(dāng)雷電擊中地面或附近金屬物體時(shí)，會(huì)在金屬物體中產(chǎn)生感應(yīng)電流。如果這些金屬物體與10kV 配電線路相連，感應(yīng)電流會(huì)通過(guò)線路傳導(dǎo)，導(dǎo)致線路過(guò)載或短路，引發(fā)跳閘故障。因此，在雷擊防范中，需要注意將與線路相連的金屬物體進(jìn)行合理隔離，避免感應(yīng)電流對(duì)線路的影響。

2.4 設(shè)備缺陷

10 kV 配電線路上的設(shè)備，如絕緣子、斷路器、開(kāi)關(guān)等，如果存在缺陷，也可能導(dǎo)致雷擊跳閘故障。設(shè)備的絕緣損壞、接觸不良、松動(dòng)或銹蝕等問(wèn)題，都可能導(dǎo)致雷擊跳閘的原因。設(shè)備缺陷可能是由于長(zhǎng)期的運(yùn)行和磨損，也可能是由于制造或安裝過(guò)程中的問(wèn)題所致。

2.5 天氣條件

天氣條件對(duì)雷擊跳閘故障的發(fā)生有一定的影響。雷擊跳閘故障通常在雷雨天氣中發(fā)生，特別是暴雨、強(qiáng)風(fēng)等極端天氣條件下，雷擊頻率較高，跳閘故障的概率也會(huì)增加。此外，氣溫、濕度等氣象因素也可能影響雷電的產(chǎn)生和發(fā)展，從而影響雷擊跳閘故障的發(fā)生。

3 雷擊對(duì)10 kV 配電線路的影響

3.1 線路短路

雷擊會(huì)在10 kV 配電線路上產(chǎn)生巨大的雷電電流，當(dāng)這些雷電電流通過(guò)線路時(shí)，可能會(huì)造成線路的短路。雷電電流具有非常高的能量，一旦發(fā)生線路短路，將導(dǎo)致線路上電流急劇增大，可能造成線路和設(shè)備的過(guò)負(fù)荷，進(jìn)而引發(fā)跳閘保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致供電中斷。此外，雷電電流通過(guò)線路還可能導(dǎo)致線路的局部加熱，進(jìn)而引發(fā)線路材料的熔化，增加線路損耗，降低線路的運(yùn)行安全性。

3.2 設(shè)備損壞

雷擊產(chǎn)生的巨大電流和電場(chǎng)會(huì)對(duì)10 kV 配電線路上的設(shè)備造成損壞。當(dāng)雷電擊中絕緣子、斷路器、開(kāi)關(guān)等設(shè)備時(shí)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備局部放電、電弧或擊穿現(xiàn)象，從而造成設(shè)備的損壞。特別是設(shè)備的絕緣破壞會(huì)導(dǎo)致設(shè)備失效，引發(fā)設(shè)備損壞和短路故障，進(jìn)而影響線路的正常運(yùn)行。設(shè)備損壞不僅會(huì)增加維修和更換的成本，還可能導(dǎo)致設(shè)備的停運(yùn)時(shí)間延長(zhǎng)，進(jìn)一步影響供電可靠性。

3.3 供電中斷

雷擊對(duì)10 kV 配電線路的影響最為直接和嚴(yán)重的就是供電中斷。當(dāng)雷電擊中配電線路或相關(guān)設(shè)備時(shí)，可能導(dǎo)致線路短路、設(shè)備損壞或過(guò)電壓，進(jìn)而引發(fā)線路的跳閘故障，導(dǎo)致供電中斷。供電中斷會(huì)給用戶的正常用電和生產(chǎn)生活帶來(lái)極大的不便，尤其是在雷電頻繁發(fā)生的季節(jié)，供電中斷的發(fā)生頻率可能會(huì)顯著增加。供電中斷還可能導(dǎo)致相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)停工、通訊中斷、醫(yī)療設(shè)備故障等問(wèn)題，給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重影響。

4 故障診斷與定位

4.1 故障診斷的重要性

故障診斷是保障10 kV 配電網(wǎng)雷擊跳閘故障及時(shí)排除的關(guān)鍵步驟。一旦雷擊跳閘故障發(fā)生，供電中斷會(huì)給用戶的用電和生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重影響，可能導(dǎo)致停產(chǎn)、通訊中斷、醫(yī)療設(shè)備故障等問(wèn)題。而且，如果故障處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，還可能導(dǎo)致更大范圍的影響，甚至影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，及時(shí)進(jìn)行故障診斷和定位至關(guān)重要，可以最大限度地減少故障造成的影響，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

4.2 常用的故障診斷方法

在10 kV 配電網(wǎng)雷擊跳閘故障的診斷過(guò)程中，常用的方法包括現(xiàn)場(chǎng)巡查、遙測(cè)監(jiān)測(cè)和故障指示器的應(yīng)用。

現(xiàn)場(chǎng)巡查。當(dāng)雷擊跳閘故障發(fā)生時(shí)，首先需要派出維修人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡查。維修人員通過(guò)觀察設(shè)備和線路的狀態(tài)，尋找明顯的故障跡象，如燒焦、熔斷等?，F(xiàn)場(chǎng)巡查可以快速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，但對(duì)于隱蔽的故障可能不夠準(zhǔn)確。

遙測(cè)監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)普遍采用遙測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)遙測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)雷擊跳閘故障發(fā)生時(shí)，遙測(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)備會(huì)自動(dòng)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，包括故障發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、電流、電壓等信息。這些數(shù)據(jù)可以作為故障診斷的參考，幫助快速定位故障點(diǎn)。

故障指示器。故障指示器是一種智能設(shè)備，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并在發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行指示。一些故障指示器還具備自動(dòng)錄波功能，可以記錄故障發(fā)生前后的數(shù)據(jù)。通過(guò)故障指示器的應(yīng)用，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，快速進(jìn)行故障診斷和定位。

4.3 故障定位技術(shù)的應(yīng)用

故障定位技術(shù)是在故障診斷的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定故障點(diǎn)位置的重要手段。常用的故障定位技術(shù)包括時(shí)間域反演法、頻域反演法和時(shí)頻域聯(lián)合法。

時(shí)間域反演法。時(shí)間域反演法是利用傳感器記錄的故障數(shù)據(jù)，通過(guò)比較故障前后的波形差異來(lái)定位故障點(diǎn)。這種方法簡(jiǎn)單直觀，但對(duì)故障數(shù)據(jù)的要求較高，需要有高精度的故障錄波數(shù)據(jù)。

頻域反演法。頻域反演法是通過(guò)對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分析，找出故障頻率的特征，從而確定故障點(diǎn)位置。這種方法對(duì)故障數(shù)據(jù)的要求相對(duì)較低，但需要有一定的頻域分析技術(shù)。

時(shí)頻域聯(lián)合法。時(shí)頻域聯(lián)合法結(jié)合了時(shí)間域和頻域的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，提高了故障定位的精度和準(zhǔn)確性。這種方法適用于不同類型的故障，具有較高的實(shí)用性。

5 10 kV 配電網(wǎng)雷擊防范措施

5.1 雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是10 kV 配電網(wǎng)雷擊防范的重要組成部分。雷電是一種極具威力的自然災(zāi)害，其產(chǎn)生的雷電電流和雷電強(qiáng)烈的電場(chǎng)可能給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的影響。因此，在雷電天氣條件下，及時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警雷電活動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主要由雷電探測(cè)器、監(jiān)測(cè)設(shè)備和預(yù)警系統(tǒng)組成。雷電探測(cè)器是用于探測(cè)雷電活動(dòng)的設(shè)備，它可以通過(guò)感知雷電云的電場(chǎng)和電荷狀態(tài)來(lái)判斷雷電活動(dòng)的強(qiáng)度和頻率。監(jiān)測(cè)設(shè)備用于記錄和傳輸雷電活動(dòng)的數(shù)據(jù)，包括雷電云的運(yùn)動(dòng)軌跡、雷電頻率和雷電強(qiáng)度等信息。預(yù)警系統(tǒng)是根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算和分析來(lái)預(yù)測(cè)雷電活動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行可以提供及時(shí)的雷電信息，使電力系統(tǒng)管理人員和維修人員能夠提前采取防護(hù)措施。當(dāng)雷電活動(dòng)超過(guò)一定的安全閾值時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示電力系統(tǒng)管理人員采取相應(yīng)的措施，如暫時(shí)停電、加強(qiáng)設(shè)備絕緣等。這樣可以有效減少雷擊對(duì)電力系統(tǒng)的影響，降低雷擊跳閘故障的發(fā)生率，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

5.2 接地系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)

接地系統(tǒng)是10 kV 配電網(wǎng)防雷的重要組成部分，其作用是將雷擊電流有效引入地下，減少雷擊對(duì)線路和設(shè)備的影響。因此，優(yōu)化和改進(jìn)接地系統(tǒng)對(duì)于提高電力系統(tǒng)的抗雷能力非常重要。首先，應(yīng)合理選擇接地電阻的值。接地電阻是影響接地效果的重要因素，合理選擇接地電阻的值可以降低接地電阻，從而減小接地電流的回流路徑，提高抗雷擊能力。其次，要加強(qiáng)接地網(wǎng)的維護(hù)。定期檢查接地體的連接是否良好，確保接地系統(tǒng)的穩(wěn)定性。接地網(wǎng)斷裂或松動(dòng)可能導(dǎo)致雷電過(guò)電壓無(wú)法及時(shí)釋放，增加雷擊對(duì)線路和設(shè)備的影響。另外，采用多級(jí)接地方法可以進(jìn)一步提高接地系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。多級(jí)接地是指在不同位置設(shè)置多個(gè)接地體，形成一個(gè)復(fù)雜的接地網(wǎng)，使雷擊電流能夠均勻分布到不同接地體上，減少雷擊電流通過(guò)接地系統(tǒng)的電流濃度，降低接地系統(tǒng)的電阻。這樣可以有效提高接地系統(tǒng)的抗雷擊能力，降低雷擊跳閘故障的發(fā)生率。

5.3 設(shè)備絕緣的加強(qiáng)

設(shè)備絕緣是保障10 kV 配電網(wǎng)設(shè)備防雷安全的重要措施。在雷電天氣條件下，設(shè)備絕緣狀態(tài)的良好與否直接關(guān)系到設(shè)備的安全運(yùn)行和電力系統(tǒng)的可靠性。首先，要加強(qiáng)設(shè)備的絕緣性能。選擇高質(zhì)量的絕緣材料和絕緣設(shè)備，確保設(shè)備能夠承受雷擊產(chǎn)生的高壓和高電場(chǎng)。絕緣材料的選擇應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行必要的絕緣試驗(yàn)，確保其絕緣性能符合要求。設(shè)備絕緣的加強(qiáng)可以有效減少雷電電場(chǎng)對(duì)設(shè)備的影響，提高設(shè)備的抗雷擊能力。其次，定期對(duì)設(shè)備絕緣進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)試。絕緣老化、損壞等問(wèn)題可能導(dǎo)致設(shè)備絕緣性能下降，從而影響設(shè)備的安全運(yùn)行。定期對(duì)設(shè)備絕緣進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理絕緣問(wèn)題，保障設(shè)備絕緣的穩(wěn)定性和可靠性。另外，對(duì)于一些特殊設(shè)備，如斷路器、避雷器等，可以采用避雷器等裝置進(jìn)行額外的防雷保護(hù)。避雷器是一種專門用于吸收雷擊電流的設(shè)備，當(dāng)雷電擊中設(shè)備時(shí)，避雷器會(huì)將雷擊電流引導(dǎo)到地下，保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行。

6 結(jié)論

10 kV 配電網(wǎng)雷擊跳閘故障是一個(gè)復(fù)雜而常見(jiàn)的問(wèn)題，其原因涉及線路絕緣不足、接地系統(tǒng)不完善、雷擊電流感應(yīng)、設(shè)備缺陷以及天氣條件等多個(gè)方面。為了保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須重視雷擊防范工作。文章針對(duì)10 kV 配電網(wǎng)雷擊跳閘故障的原因及防范措施進(jìn)行了深入研究。

在雷擊防范方面，雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是至關(guān)重要的，它可以及時(shí)監(jiān)測(cè)雷電活動(dòng)，提前預(yù)警，幫助電力系統(tǒng)管理人員采取相應(yīng)的防護(hù)措施。優(yōu)化和改進(jìn)接地系統(tǒng)也是防雷的重要措施，合理選擇接地電阻、加強(qiáng)接地網(wǎng)維護(hù)、采用多級(jí)接地方法，可以提高電力系統(tǒng)的抗雷擊能力。此外，加強(qiáng)設(shè)備絕緣是保障電力系統(tǒng)防雷安全的關(guān)鍵措施，合理選擇高質(zhì)量的絕緣材料和絕緣設(shè)備，定期檢測(cè)和測(cè)試設(shè)備絕緣狀態(tài)，可以提高設(shè)備的抗雷擊能力。