配网架空线路防雷措施

杨敏

摘 要：广东省雷暴发生频率位于全国第二，雷电灾害性天气频繁，雷击对导致配网架空线路跳闸的主要原因，严重制约着供电可靠性，文章从配网雷害产生的机理及其影响因素，并从架设避雷线、安装避雷器和过电压保护器、中压架空线路防雷接地要求等方面总结分析配网线路防雷措施。

关键词：配网线路；防雷；避雷线；避雷器；过电压保护器；接地

中图分类号：TM863 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0122-02

Abstract： The frequency of thunderstorm in Guangdong Province is the second in the whole country， the lightning disaster weather is frequent， the main reason that the lightning strike causes the overhead line trip of the distribution network， restrict the reliability of the power supply seriously. This paper introduces the mechanism of the lightning disaster of the distribution network and its influence factors. The lightning protection measures for distribution network lines are summarized and analyzed from the aspects of setting up lightning wires， installing lightning arresters and over-voltage protectors， and the requirements for lightning protection and grounding of medium-voltage overhead lines.

Keywords： distribution line； lightning protection； lightning protection wire； lightning arrester； overvoltage protector； grounding

1 概述

随着当前社会经济的高速发展，经济产业结构的不断升级和优化，人民的工作生活条件和品质的不断改善，人民群众对美好生活的向往对供电可靠性的要求越来越高。在十九大以来，电力部门把以满足人民群众美好生活的电力需要作为一切工作的出发点和落脚点。当配网线路发生故障时，不但中断供电，影响人们的正常生产生活用电，还会给社会造成经济损失，甚至会带来不良的社会影响。在这个供电可靠性和客户服务要求越来越高的时代，还可能造成不良的社会影响。而广东属于多雷区，雷暴发生频繁，配网线路由于雷电引起的故障仍占很大比例。为此，为确保配网线路安全稳定运行，配电线路防雷措施进行分析探讨显得非常有必要。

2 配网雷害机理

2.1 雷害的种类

配网架空线路上产生雷电过电压分为直击雷过电压和感应雷电过电压。[1]直击雷是指带电的云层对电力线路、设备直接放电的现象，雷云在这极短的时间内将其所蕴藏的能量释放出来，其峰值电压通常能够达到几万伏甚至几百万伏，瞬时功率非常大，具有非常强的破坏性[3]。带电云层与大地间产生强大的静电场因雷击的放电，正负电荷猛烈地中和而导致附近地面上的导体、输电架空线路、金属管道等感应产生的束缚电荷因不能及时迅速流散而形成了感应过电压。

2.2 线路遭雷击跳闸的机理

当配网线路遭受雷击过电压时，要使配网线路开关跳闸必须同时满足两个条件：第一，雷电过电压幅值超过线路的绝缘水平，引起线路绝缘冲击闪络；第二，冲击闪络继而转为稳定的工频电弧之后，开关才会动作。因为雷电波持续时间只有几十微秒，断路器来不及动作。同时绝缘子和空气间隙在冲击闪络之后，转变为稳定的工频电弧具有一定概率。正常10kV线路中性点不接地，当线路发生单相对地闪络时，因为没有形成回路，流过故障点的电流为线路对地电容电流之和，电流非常小，因此开关并不跳闸，只有当雷击造成两相或三相絕缘闪络时，即发生相间短路，巨大的短路电流超过开关保护动作电流，才可能引起跳闸。

2.3 设备遭雷击故障的机理

当配网设备遭受雷击时，要使线路跳闸必须具备两个条件：（1）雷电过电压造成绝缘闪络；（2）由二相以上的短路而引起工频续流将设备损坏。感应雷过电压一般同时存在于配网线路的三相导线，因为三相导线之间不存在电位差，只能引起对地闪络，如果两相导线或三相导线同时对地闪络就会形成相间闪络事故。除同一杆的相间短路外，存在不同杆间的异相接地。

3 10kV配电线路防雷措施分析

目前配网线路中的防雷措施重要通过合理配置防雷装置，如避雷线、避雷器、过电压保护器等装置；并通过有效的接地方式为雷电流提供通道，从而减少配网线路的雷害事故。

3.1 架空避雷线

避雷线架设在架空线路的上方，用以保护架空线路免受直接雷击，同时可降低在线路上产生的感应电压，它的原理和功能与避雷针基本相同[2]。但架空避雷线也存在局限性：（1）线路架设避雷线后，雷电仍可能绕击架空线路；（2）投资的成本大，对老旧线路改造施工难度大，需线路停电；（3）架空避雷线受雷击后容易对线路造成反击闪络，同时仍可能产生雷电绕击闪络，引发工频续流熔断架空线路或开关跳闸。

3.2 线路避雷器

在配电线路上安装避雷器来进行防护雷电过电压是广为采用的一种方法，在线路上安装避雷器，保护电气设备免受瞬态过电压危害并限制续流时间，在保护设备的同时降低线路因雷击引起跳闸的几率。它的防雷机理是当过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器在纳秒级内导通释放过电压能量，同时维持较低的残压以防止线路短路跳闸；雷电流通过后，避雷器快速熄弧，切断工频续流[4]。

但是避雷器在提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率的同时存在以下的局限性：（1）避雷器动作电压、残压等参数在生产时已固定，不能进行调节，因此不能根据设备绝缘水平的差异实现差异性的保护和精细保护；（2）同时避雷

器通流容量的局限，当避雷器通过的雷电流较大，超出了避雷器的瞬态散热能力，造成避雷器温度急剧上升，造成避雷器爆炸；（3）长期在电网额定电压下运行，避雷器阀片易发生电腐蚀导至电老化、损坏，当避雷器线路接地故障。（4）避雷器在运行时需要定期对避雷器进行试验或轮换，

运行维护的工作量大，而且运行成本较高。

3.3 线路过电压保护器

线路过电压保护器是由非线性电阻限流元件（氧化锌阀片）串联放电间隙组成的防雷设备，如我们常用的外串联间隙金属氧化物避雷器。它的工作原理是通过氧化锌非线性电阻限流元件与绝缘子串联间隙的引流环的相互配合，快速切断在雷电过电压造成的工频续流，有效限制雷电过电压，防止线路断线跳闸。雷电冲击过后，电网的系统工作电压直接加在避雷器本体上，因氧化锌阀片的工作特性，避雷器本体瞬间恢复到高阻抗阻断状态，工频续流被抑制在很小的范围内无法建弧，串联间隙绝缘性能迅速恢复正常，因而避雷器和线路恢复到正常运行状态。线路过电压保护器与避雷器相比有以下优点：（1）正常运行工况

下避雷器本体不需要承受系统电压，不存在老化问题，使用寿命长，运行维护工作量小；（2）即使避雷器本体因雷击损坏或运行时间长而老化，因其有串联放电间隙使避雷器本体与线路隔离，不会引起线路发生接地故障；（3）无需设置专门接地，安装简便。但存不足之处是保护范围有限，需加大安装密度，在投资较大，增加杆上设备数量，对安装工艺要求高等[5][6]。

3.4 防雷接地要求

中压架空线路防雷接地要求：（1）配置固定外串联间

隙避雷器的杆塔原则上可利用钢筋混凝土电杆或铁塔的自然接地作为防雷接地，无需设置专门接地。有需要的可设置专门接地。原则上人口密集地区的杆塔应设置专门接地，同时其接地电阻的要求不应大于10Ω。建议有条件的情况下，尽量设置专门接地。（2）对新投运杆塔，其接地装置按要求需须选用Ф16圆钢，同时为减少引下线被盗发生，将杆塔接地引线的位置提高到离地4m以上，台架接地引线的位置提高到离地2.5m以上。

柱上设备的防雷接地要求：（1）接地形式：设备保护用避雷器的接地线应与设备金属外壳连接，然后再接地。这样做的优点是设备绝缘只承受避雷器的残压，否则还应包括地电压。（2）接地电阻：配置无间隙避雷器的杆塔应设专门接地，柱上开关的防雷接地电阻应不大于10Ω，台变的防雷接地电阻应根据容量匹配：容量大于或等于100kVA时接地电阻应不大于4Ω，容量小于100kVA时接地电阻应不大于10Ω。

4 结束语

10kV配电线路防雷工作是一個复杂的系统工程，各供电部门应结合本地的线路设备、运维水平、投资状况综合考虑选取可靠的防雷措施。同时在配网日常运维和防雷改造项目中应认真总结经验，及时消除缺陷和隐患，不断完善配电线路的防雷措施，确保配电网的安全稳定运行。

参考文献：

[1]闫永梅，王科，等.10kV配网综合防雷技术研究[J].云南电力技术，2015，43（6）：103-105.

[2]薛荣，付慧，等.配网线路防雷措施分析与研究[J].高压电器，2017，53（9）：17-22.

[3]何川.10kV配网线路防雷技术措施分析[J].中国新技术新产品，2015，10：182-183.

[4]李壮和，李燕.避雷器在输电线路防雷中的应用分析[J].高电压技术，2004，30（3）：63-64.

[5]宋继军，菅雅宏，等.金属氧化物避雷器现状及发展趋势[J].电力设备，2005，6（8）：1-3.

[6]黄锦龙，范元尚.浅谈10kV配网线路防雷措施[J].电网技术，2015，11：10-11.