10 kV配电线路防雷保护若干问题研究

何海棠

摘  要：对当前10 kV配电线路的运行数据进行分析发现，由于雷害造成的事故屡有发生，而且这种事故极为频繁，这不仅会降低电网的安全性和可靠性，同时还会影响人们的日常生活和用电生活。文章结合某地区10 kV配电线路发生的雷害事故，分析了事故原因，总结了几种常见的防雷措施，并就提高防雷安全性的保护措施进行了探讨。

关键词：10 kV;配电线路;防雷保护

中图分类号：TM862     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）36-0114-01

作为电力系统中最复杂、分布范围最广泛的网络，配电网出现的故障比高压输电线路所出现的故障更为频繁，尤其是  l0 kV配电线路。当前，在城镇和乡村电网中，10 kV配电线路广泛存在;受天气变化、地理环境、点多面广等特点的制约，10 kV配电线路出现故障的概率很高，直接导致电网的安全可靠性能下降。另外，由于配电网络没有避雷线的保护，线路的绝缘水平也比输电线路低，因此很容易受到雷电的危害。本文与具体的10 kV配电线路雷击跳闸事故相结合，对该地区10 kV配电线路的防雷措施进行了研究。

1  某地区10 kV配电线路雷害故障情况分析

本节以某地区10 kV配电线路的实际运行资料为基本依据，对雷害故障进行分析。该地区部分雷击线路情况统计表以及相应的配电网总跳闸记录。该地区从2009～2012年的总跳闸次数为349、340、345、350（次）。6月份到8月份的总雷击跳闸次数占总次数的20%;并且跳闸事故的高发时段为每年的6月份到8月份。

2  10 kV配电线路防雷问题分析

2.1  接地电阻

按照电力规程中的相关要求，在连接处理上，应该将变压器高压侧避雷器接地电阻、接地线、变压器低压侧中性点和其外壳直接连接起来;在接地电阻大小的规定上，当配电变压器的容量在100 kVA以下时，应该保证接地电阻在10 Ω以下;当配电变压器的容量在100 kVA以上时，应该保证接地电阻在 4 Ω以下。

但是在该10 kV配电线路上，对变压器进行测量发现，有几台变压器的接地电阻是不合格的。经过考察发现，该地区的配电变压器和相应的开关接地装置都没有采取该有的防腐蚀措施。在长期使用过程中，地下接地体受到了腐蚀，在其表面形成了铁锈，增大了电阻值。

2.2  绕组过电压

在现场调研中发现，在该地区配电网线路中，仅仅在变压器的高压侧安装了避雷器，低压侧并没有安装相应的避雷器，低压侧没有防雷保护。另外，高压侧的避雷器与低压侧变压器金属外壳是连接在一起的，因此，使用的是同一个接地体。这样一来，在遭受雷击后，雷电波很有可能会沿着低压线路进入到低压绕组中，在电磁感应作用下使得高压侧感应出高电压。

此外，雷电波还有可能会沿着高压线路入侵到配电变压器的首端，进而入侵到变压器的低压绕组以及低压线路上，其中，电压波较大的部分通过电磁感应在高压绕组上感应出高电压。

2.3  接地引下线

该地区的配电网络中，接地引下线的形式多样，既有圆钢，也有扁铁，还存在钢绞线[2]。但是有些设备的接地引下线在连接上极不规范，有些地方存在松动和冗长的现象。

此外，在有些地方还存在锈蚀和断裂的情况，对这些地方的维护也极为薄弱。可见，这些因素的存在都是导致引下线与接地体之间无法可靠连接。

3  10 kV配电线路防雷保护措施

针对以上存在的问题，本节结合具体实际，给出相应的解决办法。

3.1  提高输电线路的绝缘水平

通常情况下，雷击地面时，遭受雷击处的自然接地电阻都较大，相应的雷电流在100 kA以内;实践表明，感应过电压在500 kV以内;对于10 kV配电线路而言，常常会引发闪络事故。所以，可以更换新的绝缘子，采用放电电压高的绝缘子，提高线路的耐雷水平。

3.2  將氧化锌避雷器安装于配电变压器的低压侧

从上文的分析中可见，为了对低压绕组的电压值进行限制，可以在低压侧安装避雷器，它能够有效保护低压绕组遭受雷击，同时也间接保护了高压绕组。对避雷器防雷的工作原理进行分析：在线路上安装避雷器后，将避雷器的伏-秒特性配合绝缘子串的伏-秒特性[3]，在雷击下，避雷器可以实现可靠的动作，绝缘子串就不会发生闪络。

具体过程是：当输配电线路塔顶的电位比避雷器的导通电压高时，避雷器会发生相应的动作，相应的雷电流一部分会沿着引下线泄入到大地中，另一部分通过避雷器流到导线中，这样一来，导线以及避雷线上都会有雷电流。在电磁感应的作用下会产生耦合分量，使得电位升高，这样就能够有效控制杆塔对导线放电，实现防雷。从理论上进行分析，在防雷设计上，不仅可以采用架空地线进行防雷，还可以对塔顶的电位进行限制，降低杆塔与导线的电位差。当配电线路的杆塔遭受雷击后，雷电流经过接地装置泄入大地。

Vi=（1-β）（Rli+Ldi/dt）（1）

其中，R1表示杆塔接地装置的冲击接地电阻;

L表示杆塔的电感，它通常与高度成正比;

β为避雷线对雷电流的分流系数[4]。

3.3  降低接地电阻

在该地区的配电网中，发现很多设备的接地电阻都超过了规定的要求;所以，要采用一定的措施进行接电阻的改善，充分发挥避雷器的作用。

3.4  在适当的地方假设耦合地线

在该地区的配电系统中，雷电定位系统的相关数据表明，10 kV中性点绝缘系统的线路绝缘强度较低，大部分采用的是金属电杆[5]，可以在这些地方安装避雷器或者是避雷针。此外，还可以架设耦合架空地线。

3.5  加装间隙

与线路以及变压器的击穿电压相比，间隙的击穿电压要低得多。

当配电系统正常运行时，间隙相当于开路，处于绝缘状态;一旦出现雷击，间隙将会被击穿，此时的间隙表现为接地，可以有效保护线路和变压器等设备遭受雷击。

4  结  语

当前的10 kV配电线路频频遭受雷击，不但对电力用户的生活造成极大的影响，同时也给电力系统的正常运行和企业的正常管理造成难题。这就需要电力工作者致力于防雷技术的研究，以理论知识与电网实际相结合，不断探索适应具体系统的防雷措施，尽可能的降低由于雷击事故造成的损失。

参考文献：

[1] 徐鹏，李世元，甘鹏，等.雷击配电变压器事故分析及防雷措施研究[J].电   瓷避雷器，2011，（4）.

[2] 张鑫，邓鹏，徐鹏，等.10 kV架空绝缘导线雷击断线原因机理分析及防   护措施[J].电瓷避雷器，2012，（1）.

[3] 陈佳.10 kV配电线路维护及防雷措施研究[J].技术与市场，2011，（2）

[4] 徐舷航.配电网线路防雷系统的保护研究[J].价值工程，2011，（21）.