10kV线路雷击破坏及综合防雷措施探讨

丘 忠

(广东电网公司佛山供电局,广东佛山，528000)

10kV线路雷击破坏及综合防雷措施探讨

丘 忠

(广东电网公司佛山供电局,广东佛山，528000)

10kV线路属于中压输配电网络，是我国主要的供配电网络。本文在介绍10kV线路雷电过电压的计算方法，并结合防雷思想及综合对策的基础上，探讨了10kV线路综合防雷技术措施。

10kV线路；防雷；安全

10kV线路由于存在网络结构较复杂、分支线路较多、负荷昼夜季节波动较大、绝缘水平较低等问题，容易发生雷害。据一些统计资料和实践工作经验可知，雷击也成为10kV线路跳闸故障或事故的重要组成部分，约占10kV网络跳闸故障率的80%以上。雷击线路事故，会直接影响到10kV中压供配电网供电的安全可靠性，影响其运行质量和经济效益。因此，认真分析10kV线路的工况状态，找出雷害事故频发的原因，并有针对性的采取合理的防雷措施和装设防雷设备，有效提高10kV线路综合防雷水平，确保其安全可靠、优质经济的高效稳定运行，就显得非常有工程实践应用研究意义。

1 雷电过电压计算

雷电过电压计算中，雷电流是反映雷击危害程度的重要指标。雷电流波形的三大主要参数(幅值、波头时间、以及波尾)是判断雷电流大小的重要特征参量。在大量科学研究和实际工程应用经验的不断积累下，虽然对雷电流参数演变规律已基本达到一致，但针对不同的工程而言，其具体数值关系间依然存在一定差异。从大量的科学研究成果表明，雷电放电过程除了与工程自身的气象条件、地质条件、地形地貌等外部自然因素有关外，还与雷电流的测量措施、测量装备、以及测量技术手段水平高低等有很大关联。

为了对10KV变电站雷电过电压进行定性分析计算，工程中通常用简洁的数学函数关系来描述雷击过电压这个复杂时变过程，其典型的雷电流波形走势图如下图1所示：

图1 雷电流波形走势图

图1 中，利用双指数等值波形进行雷电流表示为：

式（1）中，常数α和β（通常β＞＞α）是雷电流变化过程中的两个特性参数，可由雷击闪电过程中位于先导通道处所积累的电荷密度、回击速度、以及在雷电回反击过程中先导电荷间相互复合率大小计算获得。

2 10kV线路综合防雷思想及综合对策

2.1 10kV线路综合防雷的思想体系

（1）对直击雷保护要不留死角

避雷针和避雷线是电力系统广泛采用的直击雷防范措施，采取沿线装设避雷线，并在易发生雷击段加装避雷器等防雷措施，对直击雷保护要不留死角，可以有效避免和减小直击雷产生的雷击过电压对线路设备的损害。

（2）加强沿输电线路远传雷电侵入波的防护

雷电侵入波是造成电气设备发生雷击损害的主要破坏源，在线路规划设计时应按照相关计算，合理选择加装氧化锌避雷器，这样可以有效抑制雷电侵入波对其它电气设备的危害程度。应该加装母线避雷器,用来限制线路中入侵雷电波的电压幅值, 使通过线路侵入电气设备的过电压值不致于超过设备自身的冲击耐压值，加强沿输电线路远传雷电侵入波的防护，保证设备安全运行。

（3）构筑完善接地网

线路中各类防雷装置所捕获或诱惑的雷电流，最终均需要通过相应的接地网络安全可靠泄入到大地中。当雷电直接击中线路中导线、杆塔等，为了防止雷电流出现瞬时高压或大电流，超出设备相关耐压值对电气设备进行破坏，通常采用保护接地网将雷电流安全可靠的引入大地中进行泄流。综合保护接地网是由电源线缆接地、电气设备接地、接地导线等系统相互互连组成的完善防雷金属接地网。

从工程实践应用来看，降低10kV线路雷击跳闸率的技术措施有很多种，每种措施或方案均有其优缺点，综合投入成本也存在一定差异。在建立10kV防雷综合体系的过程中，必须要遵循4方面的原则，即：（1）要合理优化线路路径，尽量避免线路通过易雷击区，降低导线雷击发生率；（2）要采取合理的杆塔和防护方案，尽量保证线路即使受雷击也不会使绝缘发生闪络；（3）即使雷击后发生闪络，也要尽量避免其不能建立稳定的工频电弧；（4）即使建立了工频电弧，也要尽量保障线路供电不会中断。

按照上述4条原则，并结合10kV线路综合防雷治理和优化设计要求，从提高线路耐雷水平，境地雷击故障跳闸率等目的出发，在雷害各过程中建立完善的防范体系，确保线路供电的安全可靠性。10kV线路综合防雷的思想体系结构如图2所示：

图2 10kV线路综合防雷思想体系

2.2 10kV防雷的综合对策方案

10kV线路雷电放电，主要表现在直击雷和感应雷在线路上产生过电压后，引起绝缘闪络或破坏。首先，在规划设计、运行维护、技术升级改造等过程中，需要通过合理的方案优化，提高线路的综合耐雷水平，其主要的技术措施包括：降低线路杆塔接地电阻、架设耦合底线、采用绝缘线路加强绝缘等。若雷击过程中过电压水平超过绝缘子的耐压水平时，则会发生绝缘闪络，相应就会形成工频续流，此时可以采取加装线路避雷器、加强线路绝缘水平等避免绝缘子发生闪络。若雷击线路引起线路发生单相接地故障时，按照相关规范要求，此时线路依然可以带故障运行2h，此时应结合分支线路断路器自动跳闸、自动重合闸等方案，及时隔离存在故障点的分支线路，限定雷害影响区域，提高线路的供电安全可靠性。按照图1的思想建立包括雷电预测、堵塞式、疏导式、限定雷害地点区域四个方面的综合对策方案，详见图3所示：

图3 10kV架空线路四功能综合方案对策

3 10线路综合防雷技术措施探讨

3.1 合理选择绝缘子提供线路绝缘耐雷水平

目前，我局10kV线路中很多采用瓷质防污针式绝缘子、玻璃盘型悬式绝缘子、10kV瓷绝缘横担（加强型SQ）等。采用上述加强、防污型的绝缘子或绝缘横担，可以有效降低雷击事故率，同时在防止雷击断线方面也存在较好的优越性。但从一些实际工作经验可知，现场绝缘横担长度不够严重影响到线路的综合防雷水平，需要结合现场实际情况，合理选择适应的横担长度。目前，线路中常用的支柱绝缘子，其在实际运行过程中跳闸率非常高，需要在线路技术升级改造过程中，设计出新型结构的防雷支柱绝缘子或更换为其他材质的绝缘子，确保线路具有较高运行安全性和经济性。

3.2 增加悬式绝缘子片数提高线路绝缘水平

从实测资料表明：在污秽程度较小的地区，绝缘子50%闪络电压平均值在198kV左右；而在污秽较为严重的地区，绝缘子50%闪络电压平均值仅有129kV左右，严重影响到线路运行的安全可靠性。因此，在规划设计、施工建设、运行维护、技术更新等环节中，对于污秽程度较严重的地区，笔者建议对于耐张杆塔可以在原有基础上额外增加一片悬式绝缘子，对于直线杆塔，可以将原有的两片57-3型支柱绝缘子并联组成57-4，并采用两片57-4型支柱绝缘子。通过合理增加线路绝缘子片数，可以提高线路的综合耐雷绝缘水平。

3.3 架设线路避雷线

在DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护与绝缘配合》等国家标准中要求：对于35kV及以下的中低压供配电线路，原则上不宜全线架设避雷线。对于雷电活动较为强烈的区域或经常出现雷击故障的杆塔和线段，应通过架设避雷线、改善接地装置等，提高线路耐雷水平。通过在易雷区的杆塔或线段处架设避雷线，可以改善易雷区线路的运行环境，能够提高线路感应雷耐雷水平。但架设避雷线会增加引雷问题。因此，应结合线路实际情况，从技术、经济等角度合理确定是否在易雷区加装防雷避雷线。

3.4 安装线路避雷器

安装线路避雷器是10kV线路降低雷击跳闸故障率较为有效的技术措施之一。由避雷器动作特性可知，当雷击引起某相导线上的感应过电压超过避雷器限制时，避雷器就会导通将冲击电流泄入到大地，相应该相导线同其他未安装避雷器的导线间就会存在一定耦合作用。耦合产生的电压与其它相导线自身雷击过程中产生的感应过电压就会相互叠加，在相互抑制过程中绝缘子两端的雷击过电压就会变低，线路耐雷水平也会得到有效改善。对于同塔双回的10kV输电线路，不同相安装避雷器的防雷击效果对比如表2所示：

To investigate the 10kV lightning damage and comprehensive measures of lightning protection

Qiu Zhong
(Guangdong Power Grid Corporation Foshan Power Supply Bureau,528000)

10kV line belongs to the medium voltage power network, is the main power supply and distribution network. This paper introduces the calculation method of lightning overvoltage of 10kV line,and combining the lightning protection and comprehensive countermeasures,and probes into some measures for lightning protection technology of 10kV line.

10kV transmission line;lightning protection;safety