35 kV输电线路及10 kV配电系统防雷技术应用浅析

黄世和

（广西电网公司宾阳供电公司，广西南宁530400）

0 引言

我国农村电网广泛采用了无备用的供电线路，其主要包括干线式、放射式和树枝式的接线方式。这种输配电系统接线方式具有运行简单、方便可靠、经济稳定的优点，但是也存在着供电可靠性差的问题。尤其是对于农村电网的35 kV输电线路、10 kV配电线路，由于其绝缘等级不够高，在雷雨季节容易出现由于雷击而导致大面积停电的现象，给当地居民的正常生活带来了较大的影响，给农村地区的工农业生产带来损失。

1 雷击对高压输电线路的危害

以雷击破坏的原理为根据，雷击对供电线路的破坏和威胁途径主要有3种：

1.1 由于直接击中输电线路产生直击雷过电压

当雷电直接击中高压输电线路时，将会在雷击点产生很大的雷电过电压，其最大的过电压值US为：

式中，I为雷击电流值（kA）。

通常，直接雷击过电压值能够达到1 000～10 000 kV，对供电线路的绝缘产生直接闪络作用，并对其他输电设备、线路等造成威胁。与此同时，一旦雷电直接击中输电线路，雷击通道的温度可以达到6 000～10 000℃，且伴随着强大的雷电冲击波，直接熔断输电线路，烧毁输电线路设备，造成大面积停电。

1.2 雷击附近由于雷电感应产生过电压

当输电线路的附件出现雷击放电现象时，由于雷击而产生的静电感应作用将直接作用在输电线路上，并由于雷电感应作用而产生过电压。在整个过程中，产生的感应电压最大值Ui为：

式中，I为雷电流幅值（kA）；kp为系数，一般取 25Ω；h为输电线路与地面的距离（m）；d为雷击点与输电线路的距离（m）。

从上述计算公式可知，当雷电直接击中输电线路时，由于感应作用产生的感应电压最大值可以达到300～400 kV，对35 kV及以下的输配电线路的绝缘性造成极大的威胁，从而导致变电设备跳闸、线路大面积停电等状况，是35 kV、10 kV输配电线路的主要威胁。

1.3 雷电反击过电压的影响

当雷电作用在架空输电线路上的杆塔或输电线路的避雷针上时，就会在杆塔顶端或避雷针上形成作用在线路绝缘质的雷电反击过电压。这是由于雷电作用在杆塔顶端或避雷针上时，形成了瞬时高压，对输电线路造成了反击，从而导致跳闸、停电。这个反击电压的大小与雷击电流的大小、杆塔的结构形式、避雷针与线路距离以及接地电阻等有直接关系。

2 35 kV输电线路防雷技术及发展趋势

2.1 35 kV输电线路的防雷技术

通过架设避雷线并减小避雷线的保护角，是35 kV输电线路的主要防雷技术。通过设置避雷线，可以实现的功能有：（1）有效避免雷电直击导线；（2）通过分流的方式减小当雷电集中杆塔时的雷击电流，使得杆塔顶端的电位降低；（3）通过与导线的耦合作用，有效降低雷击杆塔顶端的电压；（4）形成一个电位屏蔽保护，降低导线上的感应过电压。通过减小避雷线的保护角能够有效降低绕击发生的概率，确保雷电不会因为其绕过电线而对导线形成直接击中的现象。同时，当避雷线的保护角度越小时，其对输电线路的整体遮蔽效果越佳。根据实际的运行经验来看，对于35 kV的输电线路，避雷线的保护角度一般设置为20°～30°。对于在变电站与发电厂之间的高压线路，避雷线对边导线的保护角度一般在20°以下。但是，当线路间电压等级下降时，这种设置避雷线的方式将会使得避雷线造价在整个线路铺设中成本所占的比例不断提高。基于此，35 kV线路通常不会在整个线路区域全线设置避雷线，而只是在发电厂、变电站的进出线段1～2 km之间设置避雷线。但是，在设置过程中要注意，所谓1～2 km的进线区段保护距离是通常情况下而言的，对于全年雷击日超过40 d的多雷击地区（雷击频繁区），则应该适当将这个区域延长，通常要求达到3 km或更远。同时，还应该适当提高该区域水泥电线杆塔的耐雷击水平（增加绝缘子的方式），尽量减少由于雷击而导致的闪络问题。

2.2 35 kV输电线路防雷技术的发展趋势

考虑到自然界的雷击灾害是随机的、不可预测的，那么就可以顺其自然，采用疏导为主的方式，通过寻找保证高压输电线路安全运行的通道来疏导雷击电流即可解决问题。这时，安装引弧间隙就成为当前高压线路防雷的一个重要方式。设置引弧间隙，就是利用空气间隙来对高压线路的绝缘子进行保护，避免雷击放电损坏绝缘子而导致烧毁变电设备、供电线路永久性故障等。根据当前部分线路的实践情况来看，在35 kV的高压大跨越杆塔上应用该技术可以得到很好的防雷效果。但是，这种方法也会带来跳闸率增加的问题。基于此，在线路的稳定可靠性分析过程中，对雷击跳闸概率的标准应该做出适当的修改。同时，还应该适当拓展思路，采用其他形式的防雷技术。

3 10 kV配电系统防雷技术的应用现状及发展趋势

3.1 10 kV配电系统防雷技术应用现状

（1）10 kV配电线路防雷保护。当前在10 kV配电线路的防雷保护过程中，主要从降低杆塔接地电阻、安装避雷器、提高绝缘水平和投入自动重合闸装置等方式来达到防雷保护的目的。在设置过程中要注意接地装置的安装和设备的绝缘水平，保证避雷设备的防雷效果。（2）10 kV配电线路柱上开关的防雷。随着我国电网的持续发展，为了确保电网的稳定可靠运行，提高网络的供电稳定性，在配电网络中设置了很多分段开关与联络开关。但是，一旦雷击事故发生，由于杆塔开关防雷措施不足，就会导致杆塔柱上开关、避雷设备损坏。基于此，在设置10 kV配电线路的防雷保护过程中，要注重对开关设备的防雷保护，并在开关两侧安装避雷器以杜绝雷击事故的发生。（3）10 kV配电线路环网柜防雷及电缆分支箱的雷击保护。由于电缆分支箱具有封闭性好、抗腐蚀能力强、绝缘等级高以及连接方便、灵活的特点，因此防雷效果好，在10 kV防雷过程中得到了广泛的应用。当10 kV线路受到雷击时，雷击过电压将会随着线路侵入到电缆线路当中，在环网柜、电缆分支箱的接头处容易出现被击穿的现象，进而对线路形成永久性的雷击损坏。基于此，在10 kV配电线路的电缆分支箱及环网柜中设置避雷装置尤为重要。在选择避雷器时应该根据负载情况具体选择，通常在变电站使用时选择通用型的Y5WZ，而且应确认环网柜是否为真空开关，当是真空开关时，由于在投切过程中容易产生过电压，还需要另外设置过电压吸收装置。（4）10 kV台区配电变压器的防雷。10 kV台区配电变压器防雷的基本措施是在配电变压器高低压两侧安装避雷器，安装示意图如图1所示。此外，为了防止避雷器发生故障时扩大停电范围，造成整条干线停电，建议安装带脱扣器的避雷器。当避雷器在异常情况下发生故障损坏时，工频短路电流使脱扣器动作，脱扣器接地端自动脱开，使故障避雷器与系统脱离，保证线路正常供电。

图1 10 kV台区配电变压器防雷基本配置

3.2 10 kV配电系统防雷技术的发展趋势

随着智能雷电定位系统的推广使用，10 kV配电系统中也可以逐步开展雷电定位系统的推广运行。雷电定位系统具有全自动、大面积、高精度、连续性等特点，能够对雷电进行实时监测，可以即时显示雷击发生的时间、位置、回击次数等各种雷电参数，并且能够实现信息的共享。随着雷电定位系统投入运行，在10 kV供电线路中设置雷电定位系统，实时掌握其准确位置、雷击参数等，不但可以减轻线路的巡查工作量，同时还可以迅速地恢复供电，值得继续推广。

4 结语

本文分别以35 kV输电线路和10 kV配电系统为分析对象，探讨了输配电系统防雷技术的应用，对当前的防雷技术措施、防雷设备及其优缺点进行了分析，并对未来高压输配电线路防雷技术的发展趋势进行了一定的展望。随着供电网络智能化进程的不断加快，在高压供电网络中推广实施智能雷电定位系统必将成为将来防雷技术的发展方向。

［1］陈天优.农村电网35 kV、10 kV输配电线路防雷措施的探讨［J］.建材与装饰，2007（12）