10kV配电线路防雷保护措施探讨

陈国鑫

【摘 要】10kV配电线路是城市配电系统的重要内容，其防雷保护直接影响到配电线路供电的安全可靠性。本文结合工程应用实例，在介绍10kV配电线路基本情况的基础上，重点分析了10kV配电线路现有的防雷问题，并针对性提出切实有效防雷保护措施，以供实践借鉴。

【关键词】10kV；配电线路；感应过电压；防雷保护

0 引言

随着我国社会经济建设步伐的加快，城市电力系统建设得到进一步的发展，配电线路工程数量日益增加，线路运行的安全可靠性也成为了社会各界重点关注的焦点。据电力系统故障分类统计显示，雷击事故引起的线路跳闸在10kv配电线路运行的总跳闸次数中占有较大的比例，特别是在尤其是在途径地形、地貌复杂，微地形、微气候线段多、档距大和多雷的地区。10kv配电线路在城市电力系统中十分常见，其具有分布广，设备多，绝缘水平低的特点，在雷雨天气下遭受雷击的情况时有发生，这不仅影响到城市人们的日常生活及工农业的发展，而且也会造成其他配电设备的损坏，危及到配电线路供电的安全性。因此，电力工作者必须重视配电线路防雷保护工作，采取必要的防雷措施，尽可能避免雷击事故的发生。

1 10kV配电线路基本情况介绍

该10kV配电线路，线路总长度7.967km，其中架空线路3.821km，电缆线路4.146km，电缆化率为52%；全线杆塔数量总计70座，其中水泥杆58座，铁塔15座；变压器总台数为30台，容量共计8956kVA，其中公用变压器5台，容量共计1450kVA，专用变压器27台，容量共计7710kVA；线路上装有两台柱上开关。该10kV配电线路直线杆塔主要选用SC-210支柱型绝缘子，耐张绝缘子选用LXY1-70型玻璃绝缘子，线路的大部分线路段位于公路旁边，小部分线路段路经田地，以水田为主。该电线路沿主要交通要道架设，道路沿线为各大服装厂、塑料厂等，这些工厂主要通过该配电线路供电。且线路属于联络线，其在本地区配电网中的作用相当重要。

2 10kV配电线路现有防雷问题分析

2.1 绝缘配合存在的问题

根据现场调研以及资料分析发现线路绝缘水平与电气设备绝缘水平配合存在的问题，是造成该线路雷害故障的主要原因之一。由于该线路电压等级为10kV，但调研发现10kV线路在耐张杆塔采用两片LXY1-70玻璃绝缘子串，跳线绝缘子采用SC-210瓷瓶，直线杆采用SC-210支柱式绝缘子，线路配电设备高压侧以及电缆入地端也仅采用单组避雷器进行保护。

由于线路绝缘子的闪络电压较高，而避雷器泄流能力有限，如果在线路上因雷击产生较高的雷电过电压时，保护配电设备或电缆线路的单组避雷器可能无法将雷电流充分泄入大地，从而使得一部分雷电过电压仍能侵入配电设备以及电缆线路侧，继而很可能造成配电设备因雷电损坏事故以及导致线路跳闸事故的频繁发生。因此，这样在变压器和线路的绝缘配合上并不合理，使得线路遭受雷击时，雷电过电压得不到有效的衰减和泄放。当侵入波入侵时，作用在变压器上的冲击电压最大值往往会超过变压器的雷电冲击耐受值而把变压器打坏。同时过高的雷电流也会将高压熔断器烧坏，造成线路跳闸。

2.2 感应过电压的影响

由于10kV配电线路部分线路段位于城郊，线路杆塔周围多为水塘和水田，当雷云对线路附近地面放电时，在大地中被雷电感应的异号电荷迅速向雷击点两侧移动，而水的电导率要远远大于周围土壤的电导率，从而导致线路容量在遭受雷击时产生的感应雷过电压而跳闸。另外，该10kV配电线路所在地区工厂企业较为集中，是重点的供电地区，所以这里的配电线路较为密集，线路的交叉跨越也较为复杂，因而，线路不仅受到来自雷电引起的感应过电压的影响，而且受到来自线路与线路之间耦合效应引起的感应过电压的影响。

2.3 避雷器使用存在的问题

根据现场调研发现，10kV配电线路部分杆塔上还存在使用老式阀型避雷器的情况。老式阀型避雷器一旦发生事故就会被更换或花高价检修，经济效益极低。运行年久的阀型避雷器，由于密封破坏而受潮，在相电压时电晕相当严重，电晕使氧变成臭氧，臭氧很活泼，它与空气中的氮反应成氧化氮，遇水生成硝酸，硝酸与金属反应成硝酸盐，由于气体氧和氮的减少导致气压降低，工放电压下降。如果阀型避雷器内轻度受潮，外界气温下降，在瓷套内壁会产生凝露现象，此时致使介质电导大大增加。闪络电压骤然下降，导致避雷器在无过电压下损坏。避雷器外部条件对避雷器间隙电压分布有很大影响，可导致放电电压下降。

2.4 接地引下线存在的问题

（1）接地引下线规格不统一，在调研的过程中发现，存在多种样式的接地引下线，有扁铁和铜线等，且接地引下线连接不规范，部分接地引下线存在冗长及未正确连接等问题。

（2）居民用电护电意识不强，接地引下线甚至线路高压侧电线偷盗现象较为严重，该10kV配电线路大部分路段存在杆塔接地引下线断裂、破坏的情况，初步调查应为附近居民所为。

3 建议该10kV配电线路采取的防雷改造措施

3.1 安装过电压保护间隙

过电压保护间隙制作为两个球头间隙，这样可以避免配电线路使用其他形状的间隙而出现的电晕损耗，角型间隙放电时，电弧会沿羊角迅速向上移动而被拉长，因而容易自行灭弧，间隙不会严重烧伤。过电压防雷保护间隙的作用具体表现为以下几个方面。

（1）保护线路绝缘子。在线路上加装可调式保护间隙并确定间隙距离使其间隙的放电电压低于绝缘子串放电电压，雷电过电压侧会通过间隙优先放电，工频持续电流在间隙间燃烧受到电弧电动力和风的作用逐渐熄灭，使得绝缘子串得到保护而免限损坏。

（2）保护配电设备。由于线路绝缘水平过高造成雷电流沿着10kV线路传播时，绝缘子不闪络造成雷电电流缺乏泄流通道，高达75kV～200kV左右的雷电冲击电压从变电站10kV出线进入变电站，而单组避雷器的泄流保护作用有限，容易作用于变压器将会导致主变压器损坏。

（3）保护变电站10kV出线段。在变电站10kV出线侧的前5基杆塔上加装可调式保护间隙，并设定间隙距离使得其能将雷电过电压值限制在65kV左右，从而可使得通过10kV线路流向变电站主变的雷电过电压幅值低于变压器的耐雷电冲击电压水平，可以有效保护主变压器，使其不受沿变电站10kV出线侵入的雷电过电压及跳闸事故频繁发生。

3.2 设计杆塔的接地装置

通过加装可调式防雷保护间隙的措施来解决线路雷击闪络以及改善线路绝缘配合的问题的时候，为保护雷电流快速有效的能够通过保护间隙泄入大地，可调式防雷保护间隙的工频接地电阻应小于30Ω，因此建议加装可调式防雷保护间隙的杆塔加装接地装置来保证保护间隙的泄流效果，降低雷电冲击电阻、减小线路遭受感应雷以及直击雷时的雷电过电压峰值，进一步保证配电设备以及配电线路的安全稳定运行。

根据现场测量发现该10kV配电线路附近大多为公路、耕地以及水田，且由现场试验测得土壤电阻率在300Ω·m以下，依据相关行业标准的要求，笔者设计并经过相关计算后建议对加装可调保护间隙的水泥杆塔采用以下接地装置方案：可采取直接在杆塔旁打入3根2m长50×50×5mm的角钢作为垂直接地极（垂直接地极水平依次展开，极间距离为3m），然后用准16mm的圆钢组成水平接地体连接3根垂直接地极组成组合电极的方法构成可调式保护间隙的接地装置，然后再将其与可调式防雷保护间隙的接地引下线（准16mm的圆钢）相连。

3.3 加装避雷器

（1）在配电变压器低压侧加装避雷器。与高压侧避雷器、变压器外壳和低压侧中性点一起接地，形成“四点共地”。低压侧安装避雷器主要有两种方式，第一种安装在低压总熔断器前端，主要用于保护变压器；第二种安装在各线路出线前端，主要用于保护出线电能表与电力设备。低压避雷器的接地线必须接在变压器零线出线的首端。因为目前配电变压器都装有低压电流型漏电保护器，电流型保护器不允许其后的零线重复接地，也就是低压避雷器不适宜安装在保护器后面，如果保护器停用，避雷器没有接地，起不到避雷保护作用。因此，作为出线保护的低压避雷器应该分别装设在各个保护器的前端。

（2）在刀闸开关两侧安装避雷器。由于10kV配电线路由架空线路与电缆线路组成，为了方便线路的维护，在部分杆塔上的架空线路与电缆结合处安装了刀闸开关，这对保证配电网运行方式的灵活性，提高配电网的供电可靠性起到了很大的作用。然而实际中却往往忽略了这些开关设备的防雷保护措施，在刀闸开关处有些没有安装避雷器保护，或者仅仅在开关的一侧装设避雷器保护。当开关断开时，将会造成雷电波的全反射，在雷害事故发生时造成开关设备自身的损坏，因此，开关设备自身的防雷保护是配电线路中防雷保护非常重要的一部分，应该在开并或刀闸两侧安装避雷器对其进行保护，消除在防雷保护上存在的缺陷。

（3）将阀型避雷器更换为氧化锌避雷器。根据实际情况，可有选择性的将部分阀型避雷器更换为氧化锌避雷器，以期达到更好的防雷效果。

3.4 保护好接地引下线

为保护好接地引下线，线路运行维护单位应加强用电安全宣传，在群众中做好有关电力设施重要性的宣传工作。另外，供电单位应加强线路的巡视工作，配合保安部门打击对电力基础设施的偷盗行为。最后可根据实际情况，选择性的用扁铁代替接地引下线的地上部分，并使其紧固，从而降低电力基础设施被破坏、偷盗的几率，提高配电线路的运行可靠性。

4 结论

配电线路防雷保护工作是一项系统性的工程，对城市电网的日常供电有着较大的影响。因此，电力工作者必须意识到配电线路防雷保护工作的重要性，深入了解线路雷击事故发生的原因，并结合电站的实际情况，制定出一系列切实有效的防雷保护措施，以避免雷击事故的出现，确保配电线路的正常运行。

【参考文献】

[1]黄剑，杨安民，黄建杨，陈显达.10kV配电线路综合防雷保护研究[J].黑龙江电力，2013（03）.

[2]黄毅.县级配电网线路防雷保护浅析[J].中国高新技术企业，2013（28）.

[责任编辑：丁艳]