雷击对10kV配电线路的危害及防雷对策

引言：本文介绍了10kV配电线路雷击过电压的特征，阐述了雷击对10kV配电线路的危害，提出了加强10kv配电线路的防雷对策。

10kV配电线路因为绝缘水平不高，并且具有复杂的网络结构，非常容易遭受雷害事故，使得电网的供电可靠性受到影响，同时也直接影响到了配电网的安全，严重的甚至危害人民的生命财产安全。因此，对10kV配电网络的防雷措施展开研究具有十分重要的现实意义。

一、10kV配电线路雷击过电压的特征

如果地面发生雷击，地表周围的电力和电子设备就会产生很强烈的电磁感应，包含有静电份量、辐射份量和电磁份量，当这些电磁感应传递到线路中时，10kV配电线路上就会产生感应过电压。线路上过电压的幅值与雷电流的大小、线路距雷电通道的远近、线路的悬挂高度因素有关，通常情况下可以达到10kV～400kV。如果感应过电压大于80kV，就是当感应过电压与线路工频电压之和大于绝缘子50%的放电电压时，10kV线路绝缘子即会产生闪络，会导致线路和跳闸。因此引起10kV配电线路跳闸的情况，基本上都是由感应过电压引起的。

二、雷击对10kV配电线路的危害

2.1 雷电形成机制。雷电是一种很常见的自然现象，是大气中的带电粒子发生中和放电的结果。雷雨云是产生雷电的主要方式，尽管人们对雷雨云起电机制的认识尚未统一，但公认感应、温差和水滴破碎可以成电。雷电发生时伴有闪电和雷鸣。闪电分云闪、地闪和球闪等形式，其中危害最大的是地闪，常造成配电线路绝缘击穿、短路、断线等事故。

2.2 雷击破坏的形式。架设在空旷地带的配电线路更容易受到雷击，这是由于线路中含有大量的可导电的金属且在地面上比较突出。配电线路受到雷击的主要形式是直击雷和感应雷。直击雷是雷云直接击中线路，并在其上产生有害的过电压。感应雷是雷击在线路附近的地面，线路受到感应而产生过电压。对于10kV配电线路而言，遭受感应雷的几率远大于直击雷，因为中压配电线路杆塔高度较低，往往受到建筑物和树木的屏蔽作用，遭受直击雷的概率较低，而一般不超过500kV的感应雷对绝缘水平较低的中、低压配电线路威胁较大。研究表明，10kV配电线路受到直击雷侵害的比例不超过20%，80%以上的雷害是感应雷。

2.3 雷击对配电线路的危害。雷击对配电线路所造成的危害主要有：引起线路跳闸；绝缘导线断线；诱发其他事故等。无论直击雷还是感应雷，巨大的过电压都容易造成绝缘子闪络，工频电弧发展形成短路通道后，引发保护动作而跳闸。10kV配电线路采用绝缘导线比裸导线更容易发生断线事故，其原因在于发生闪络时绝缘物质阻碍了电弧沿导线两侧发展，高温电弧只能集中在弧根附近很小范围内燃烧，再加上电位差引起的电磁推力和导线重力的共同作用，导线很快熔断。配电线路遭到雷击后会诱发其他事故，如雷电波沿线路侵入变电站，导致变压器、断路器、隔离开关及二次系统损坏；同塔双回或多回配电线路，一回线路受到雷击绝缘子被击穿后所产生的电弧容易波及其他回路，导致多回线路同时跳闸。

三、加强10kv配电线路的防雷对策

3.1 提升配电设备接地网设计及維护功能。接地网是在一开始设计整个配电系统中就着手设计的，接地网设计的成功与否直接影响接地网是否能够快速地释放强大的雷电流。因此，接地网的设计应该全面的焊接后再进行热镀锌，确保每一个焊口质量，同时还应该对其进行防腐处理。在施工过程中避免人为因素的影响，实现一年一次对接地点进行检测，检测是否符合标准。

3.2 增加配网线路绝缘线。加强局部绝缘可以减少线路工程造价。具体方法如下：在绝缘导线固定处加厚绝缘，以使放电仅能从加强绝缘区的边沿处击穿导线，或者击穿绝缘皮后击穿导线，这样可以大幅度提高线路的击冲放电电压。

3.3 安装自动跟踪补偿消弧装置。消弧装置的安装可以减低10KV配电线路的建弧率。建弧率的降低可以大大提高其供电的性能。电流的产生是因为雷过电压在极短的时间内产生，电容电流就会增加，这就需要自动跟踪补偿消弧装置把这一电容电流降低，从而起到防雷损害的作用。

3.4 采用间隙与避雷器之间来配合。在配电线路中应该选择避雷器进行被保护。避雷器的按照应该在电缆与架空绝缘线路转换处、雷易击中处、配电线路分支处，同时，还应该合理设计间隙距离，这一距离应该根据雷击情况来捕捉电弧根据，防止绝缘子因闪络而烧坏，另外，还应将故障电流进行引流，从而来对线路的构件进行保护。

3.5 采用接地法防雷。在10kV配电线路中，主要使用两种方法来降低接地电阻。①采用水平接地体方法。该法常被应用于降阻，但调研结果以及实际操作表明，该法距目标要求甚远，不仅如此，由于水平接地以及易腐蚀受损，使用年限大大降低。②利用降阻剂进行降阻。在水平接地体的周围施加高膨润土降阻防腐剂，可以对降低杆塔起到明显降阻效果，而且性能稳定、防腐性好。

3.6 采取架空绝缘导线雷击断线措施。①对绝缘导线材质进行选择：裸导线、增加绝缘子片数、在导线与绝缘子之间增加绝缘皮、更换绝缘子型号。②选用抗老化把避雷器进行防雷保护。避雷器由于长期受到雷过电压、电流、电压等的影响，避雷器就容易产生老化。因此，选择避雷器时应该以氧化锌为主要材料的避雷器，安装在容易被雷击中的位置。

3.7 采用避雷针引雷防雷手段。鉴于以往经验，输电线路中的线路避雷器（避雷针）有较好的防雷效果，在配电线路中借鉴该方法进行防雷也是可以的，并且避雷器还可以有效保护架空绝缘线路。但是避雷器容易老化，故障比较多，因为这种避雷器需要长时间在工频电压下工作，还要偶尔承受雷电过电压和工频续流，因此，配电稳定性会大大受到频繁发生的事故的影响。所以，可以在配电线路中选择免维护的氧化锌避雷器，有选择性地安装配电线路中的易击段，此外，在相应的配电设备进行安装，以达到全面保护配电线路的目的。

3.8 提高线路的绝缘水平。感应雷过电压主要是针对架空线路起作用，虽然在配电网中现已大量使用架空绝缘线路，能小幅度的提高配电线路的绝缘水平，但是架空绝缘导线主要是针对树相矛盾等问题，就防雷的角度而言无法起到决定性作用，因此需要更换冲击U50%放电电压较高的绝缘子，以提高配电线路的绝缘水平，提高配电线路的耐雷水平。与此同时，可将裸导线绝缘导线、增加绝缘子片数、在导线与绝缘子之间增加绝缘片、更换绝缘子型号等方法提高线路的绝缘水平。如在大部分采用P15绝缘子的地区，出于防雷水平的考虑，可选择性的将P15绝缘子更换为P20绝缘子。

结束语

10kv配电线路的防雷保护是一项系统性的工作。通过对配电线路防雷措施的研究，找出配电线路雷击事故频发的主要原因。同时根据现场情况做详细的分析，区分每种保护措施的针对性和有效性，因地制宜地采取不同的防雷手段，达到有效防止雷害事故，提高10kv配电线路安全运行水平的目的。

参考文献

[1]王茂成.10kV绝缘导线雷击断线机理分析和防治措施[J].高电压技术，2007.

[2]黄国威.浅谈10KV配电线路雷害事故原因及其改进措施[J].科技风，2013.

（作者单位：国网内蒙古东部电力有限公司根河市供电公司）

作者简介

张文鹏，男，汉族，大学本科，1970年出生，工程师，现从事供电企业供电所管理工作。