10kV配电网防治雷击现状及解决措施研究

陈小平 李俊峰

摘 要：在10kV配电网运行管理中，雷击过电压因设备损坏不仅经济损失较大，而且导致一定区域的供电停止，降低了供电可靠性，由于雷电现象的复杂性以及雷击现场的分散性，线路及设备受雷击的概率受多种因素影响而不确定，危害也不可避免也无法消除。因此，有必要研究10kV配电网雷击成因和防雷措施，改进工作方法，降低雷电危害程度。

关键词：10kV配电网；防治雷击；现状；解决措施

1 雷电的成因、主要形式及危害

雷电引起的过电压称大气过电压，它是由于电力系统中的设备、线路、建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达1亿V，其电流幅值可高达数十万A，因此对供电系统危害极大。

雷击过电压的形式：一是直接雷击。过电压引起强大的雷击电流通过这些物体放电入地，从而产生破坏性极大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁脉冲和闪络放电。二是间接雷击。雷电为直接击中任何电力设备，因静电或电磁感应产生过电压。三是雷电波侵入。雷电沿着架空线或金属管道侵入变电所等。

雷电有以下危害：一是雷电的机械效应。击毁杆塔和建筑，伤害人畜。二是雷电的热效应、烧断导线、烧毁设备、造成火灾。三是雷电的电热效应，产生过电压，击穿电气绝缘、绝缘子闪络、开关跳闸、线路停电、引起火灾、人身伤亡。

2 配电网防雷需重视和解决的现状问题

有七个方面：一是配电网线路中间缺少防雷保护，仅两端避雷器不能保护全长。二是避雷器质量问题，受潮、不能可靠灭弧，运行中爆炸。三是避雷器接地不良。四是弧光接地过电压引起电网强烈震荡，3.5倍电压，避雷器爆炸。五是柱上断路器和隔离刀闸缺乏防雷保护。六是多回路同杆架设，雷击电弧波及同杆线路短路接地。七是台区配变避雷保护高、低压侧配置不全或不合格。

3 配电网不同区域雷害防治措施

3.1 变电站出线端防治措施

一是在龙门架附近加装雷击浪涌保护器。10kV配电网的雷击过电压的物理特点具有能量大、峰值高等特点，对于变电站10kV开关柜的危害和破坏能力较大，往往会冲击到主变低压侧，或者因10kV开关柜因雷击发生内部故障，重合闸动作合闸到故障开关柜，引起主变低压侧近端短路，直接引起主变跳闸。因此在入口端加装浪涌保护器，以保障线路电源端的抗雷击能力。在安装浪涌保护器后，雷击电波在配电线路的电能传播中也依然可能含有较高的高频分量或能量，仍存在对电源系统的危害，如果加装LC低通滤波器、压敏电阻，可以进一步提高对雷击电波中能量的吸收效果。二是在变电站出线一号杆、电缆与龙门架的连接处等电源近端位置，加装避雷器（电缆头两端按规程必须可靠运行避雷器），进一步吸收线路侧传来的雷击能量。实际中，仅靠开关柜内部的避雷器，起到的防雷作用很不明显。检修起来因停电计划等也很麻烦。电缆线路如果遭受雷击，容易三相短路引起更大的短路电流。配电部门要加强专线用户或专变用户的防雷设施巡查和隐患治理。

3.2 线路段防治措施

一是在配电线路中合理加装避雷线。10kV架空配电线路必须在进线段加设1-2kM的避雷线，以达到增强进线保护的作用。主要是线路用的绝缘子和避雷针，在遭受较强雷击时，很难起到有效防护的效果。二是使用钢筋混凝土电线杆，保证配电线路的自然接地、中性点非直接接地。三是在较高地势及已出雷害区域的线路上上加装接地保护间隙。四是更换安装支柱式绝缘子和瓷横担。四是装设线路智能开关，起到保护跳闸并有自动重合闸功能。五是对架空绝缘线路，可以在配电线路的绝缘子处将部分绝缘层剥离，并安装经过质量检验的防弧金具，以保证雷击过电压仅是在绝缘子铁脚与防弧金具之间出现闪络现象，并且保证工频短路电弧持续在弧根固定，将燃烧现象控制在防弧金具上，以避免配电线路较长的导线被烧毁。六是采用跌落式无间隙金属氧化物避雷器，避雷器出现异常放生故障时，能迅速动作，指示明确有利于巡视。同时校验避雷器不需停电，装取方便。七是在配电线路分支节点安装线路故障指示仪器，能快速查出故障，雷击也能反映出。

4 电缆分支箱的防雷保护

随着国网系统创一流供电企业、科技进步企业、调配一体化、调控一体化等建设，在10kV电网中，电缆线路、电缆分支箱、环网柜等在配电线路中的设备数量逐渐增多，其防雷问题也逐渐线路出来。在10kV配电网的供输电系统中，感应雷击过电压必须采取有效的抑制措施，不然可导致电缆分支箱的严重破坏。常用有效措施在电缆分支箱加装氧化锌避雷器。安装位置根据实际情况和柜构造，可以在配电柜、电缆每个间隔单元安装避雷器，虽然提高配电线路的防雷击能力，但是由于避雷器数量过多，也会降低系统的安全隐患有一定的成本投入。避雷器的安装位置应经过专业的测量和设计，可咨询厂家，合理控制相邻避雷器的安全距离，以保证预期的防雷效果。

5 加强对防雷效果的检查

在日常检查中，尤其是雷击天气过后，如果发现配电线路的抗雷击性能较差，出现绝缘击穿、绝缘断裂等情况，绝缘子可以更换为高一等级的绝缘子，如P15改为P20双层防污型。在户外安装瓷横担的方法、加装线路避雷器也可以提高绝缘的防雷击能力。

10kV架空线路接地连接线及接地体的接地电阻应符合规范，可以采取增加地下接地体设置、使用长效降阻剂降低土壤电阻率的的方法改善。避雷器运行标准应要求达到避雷器上、下引线连接良好，引线与构架、导线的距离符合规定。接地电阻满足要求。柱上开关、隔离开关和熔断器防雷装置的接地电阻，不应大于10Ω。防雷设备的接地引下线要用圆钢或扁钢，截面积不得小于45平方毫米，要进行焊接，有相色标示的防锈漆，防止连接处锈蚀和地下部分锈蚀开路。

定期进行防雷和接地装置的巡视测试。防雷装置应在雷雨季节之前投入运行。接地电阻的测量周期：柱上变压器、配电室、柱上开关设备、柱上电容器设备的接地电阻测量应每两年进行一次，其他设备的接地电阻测量每四年进行一次，接地电阻测量应在干燥天气进行。总容量100kVA及以上的变压器，其接地电阻不应大于4Ω，每个重复接地装置的接地电阻不应大于10Ω，总容量100kVA以下的变压器，其接地电阻不应大于10Ω。配电室接地装置的接地电阻不应大于4Ω。有避雷线的配电线路，其杆塔接地电阻不宜大于下列数值：土壤电阻率ΩΜ？芨100，工频接地电阻10Ω；土壤电阻率ΩΜ100-500，工频接地电阻15Ω。

巡视内容主要有七个方面：一是避雷器外观有无破损、开裂，有无闪络痕迹，表面是否脏污。二是避雷器上下引线连接是否良好。引线与构架、导线距离是否符合规定。三是避雷器支架是否歪斜，铁件有无锈蚀，固定是否牢固。四是带脱离装置的避雷器是否动作。五是防雷金具等保护间隙有无烧毁痕迹、锈蚀或被外物短接，间隙距离是否符合规定。六是接地线和连接体的连接是否可靠，接地线绝缘护套是否破损，接地体是否外露地面、严重锈蚀，在埋设范围有无取土开完的土方工程。七是接地电阻是否满足规定要求。

最后，整体上讲，防雷措施基本手段就是遮盖、堵截、重合闸、绝缘水平提高等，同时做好运行维护和测量工作。