10kV输电线路防雷保护策略的研究

钟文斌

摘 要：10kV配网线路的运行统计数据表明，配网输电线路雷害事故发生概率较高，降低了配网的供电可靠性及电网的安全，因此研究配网输电线路的防雷保护措施具有非常重要的实际意义。本文以10kV配网输电线路作为研究对象，从多个角度分析了配网输电线路雷电事故频发的原因，根据目前严峻的防雷形势，提出了几点切实可行的防雷保护策略。

关键词：防雷；保护策略

随着社会和经济的发展，可靠的电能供应越来越重要，而10kV配网是直接面向广大电力用户的重要环节，其供电的可靠性和安全性也越来越受到重视。而配电网网络结构非常复杂，设计和建造的绝缘水平较低，容易受到直击雷或者感应雷的危害。数据统计可以发现，雷击是造成线路跳闸的主要原因之一，变压器、刀闸或者避雷器等电力设备经常在雷电天气中损坏。经过农网或城网改造后，配电网防雷水平有所提高，但是雷击导致跳闸事故的情况并没有从根本上得到好转，对地区的供电可靠性以及配电网的安全稳定仍有不利的影响。因此对配电网防雷的现状进行分析和研究，找出配电网防雷措施所存在的不足，并提出针对性的改进和完善措施非常重要。

1 配电网的现状

配网的运行环境比较复杂，有的配网线路穿过了工业区、商业区以及居民区，属于城乡结合部线路。其中有的线路走廊跨过一片开阔地，线路分支多而且馈线长度长，供电半径大，特别容易遭受雷害事故。配电网普遍采用中性点不接地的方式，有少量专变依然使用老式的阀型避雷器，个别杆塔上依然使用木横担。存在较多同杆多回路架设的情况，这样虽然节约了线路走廊，减少了部分投资，但是由于线路之间的安全距离不足，当其中一回线路遭受雷击后，其他线路容易受到影响，降低了供电可靠性。配电线路遭受的雷害情况主要包括以下几种情况，如绝缘子闪络甚至爆炸、单相接地、避雷器击穿、配电变压器故障、架空绝缘导线断线等。因雷害造成跳閘后保护自动重合闸，其重合闸成功率较高，可见雷害造成的故障大部分为瞬时性故障，且雷击事故大多发生于雷雨季节。城市配电网遭受的雷事故较少，这是由于城市的高层建筑对配电网线路起到了屏蔽的作用，配网线路受到雷电过电压的影响较小；同时也由于城市电网中较多采用电缆线路，而电缆线路在地面下敷设，受到雷电的影响较小。雷害事故大多发生在农村配电网，这是由于其运行环境大多处于空旷地带，容易遭受雷击。在配电网的运行维护方面，目前只是在发生雷击事故后才进行检查，并更换掉已经损坏的设备。有些重要的配电变压器，仅在一侧安装了避雷器。使用的接地引下线具有多种规格，锈蚀严重，甚至无法起到有效连接的作用。

2 10kV配电线路防雷保护策略

2.1 提高线路绝缘水平以降低闪络概率

感应雷过电压的特点是，幅值相对较小但变化范围较大，主要与雷云活动有关。当雷云活动离配电网线路较近时，感应雷过电压较大，可能会使得配电网线路发生绝缘击穿。而当雷电活动离配电网线路较小时，其幅值较小，对配网运行影响不大。感应雷过电压主要影响架空线路，所以通过使用架空绝缘线路能够对配电网线路的绝缘水平起到一定的提高。但是架空绝缘导线主要是防止接地问题，对防雷不能起到决定性的作用。因此使用放电电压较高的绝缘子，才能真正有效提高配网线路的绝缘水平，优化线路的耐雷性能。对于老式绝缘子或者已经老化的劣质绝缘子，应及时进行更换，以减少配电网线路的绝缘薄弱点。对于同塔多回路的情况，由于各回路之间绝缘距离较小，发生雷电击穿后产生游离的电弧可能会波及到相邻的回路，导致多回路发生接地事故。针对上述情况可以采取增强线路绝缘的方案，将架空裸导线更换为架空绝缘导线，并增加绝缘子片数。在导线和绝缘子之间采取多种措施增加线路绝缘水平。

2.2 防止架空绝缘导线雷击断线

通过在架空绝缘导线上提高线路局部绝缘水平，既可以起到防雷效果，又可以降低成本。其方法为在绝缘导线固定处将绝缘加厚，如下图所示。通过加强局部的绝缘，可以使加强绝缘边沿才会放电，或者是要将加强的绝缘皮击穿才能放电，线路的冲击放电电压明显得到提高。

在架空输电线路易击段或重要配电设备处安装避雷器，也能够对架空绝缘线路起到良好的防雷效果。考虑到避雷器运行环境较为恶劣，而老式避雷器容易老化、故障率高，所以避雷器优先选择氧化锌避雷器。

在绝缘子两端安装并联放电间隙，如下图所示。将间隙的放电电压设置在等于或略大于娟子冲击放电电压，对于防止绝缘层击穿能够起到良好的效果。其原理为当有雷击过电压时时，放电只在保护间隙之间发生，而避免了绝缘导线被击穿。

3 总结

城市配电网遭受雷击的概率较小，因此防雷保护的重点应当在城乡结合部以及农村电网的架空配电线路上。通过有效提高线路的绝缘水平、在线路重点部位安装避雷器、采用并联间隙保护等策略，能够有效提高输电线路防雷水平。提高10kV输电线路防雷水平的方法还有很多，如采用消弧线圈接地或小电阻接地、使用并联间隙绝缘子、选择性投入自动重合闸、降低电力设备的接地电阻等方式。在实际应用中，应结合现场实际情况，综合采用多种防雷措施，才能有效减少线路雷害事故的发生，提高配网输电线路的供电可靠性。

参考文献：

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