0kV配电线路防雷问题分析

张晓飞

1摘 要：10kV配电线路拥有分布范围大，结构复杂，绝缘水平比较低的特点。经数据表示，10kV配电线路所有故障中，由雷击引发的故障最多。雷击严重影响了配网线路供电的可靠性，不仅给人们生活带来不便，更给电网公司造成了巨大损失。基于此，本文说明了雷击过电压的形式与原理，分析了雷击对10kV配电线路的影响，并重点研究了10kV配电线路的防雷保护措施。

关键词：10kV配电线路；防雷措施；感应雷过电压

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0145-01

10kV配电线路是配电网的重要组成部分，总线路较长，可以实现大面积供电，但是多数10kV配电线路为架空导线，没有相应的避雷措施，被雷击中后会出现损坏，造成巨大的经济损失。近年来，國内外大量学者针对10kV配电线路的防雷问题做了研究，减少了其受雷击发生故障的频率，增加了供电的可靠性。

1 雷击过电压的形式与原理

1.1 雷击过电压形式

雷击过电压有两种形式，分别为直击雷过电压与感应雷过电压。直击雷过电压也被称为传导过电压，是指雷击直接击中架空导线或杆塔，使大量雷电流穿过，这些雷电流会在物体阻抗或接地电阻上产生电压降，被击中点的电位过高，形成过电压。感应雷过电压是指电力系统上方有雷雨云存在，线路就会感应出大量与雷雨云极性相反的负荷，这些负荷形成磁场使没被雷击中的电气设备产生过电压。

1.2 感应雷过电压的原理

在负雷电中，感应雷过电压形成的原理为：雷雨云放电初期，雷电会对大地先导放电，而配电线路此时正处于雷雨云与先导通道的电场中，电场强度产生静电感应，吸引配电线路中正极的电荷在先导通道附近集中组成束缚电荷，配电线路中的负极电荷受排斥作用向两端运动，在经过泄漏电导和系统中性点后流入大地。先导通道的发展比较缓慢，所以线路中电荷的运动也不是特别明显，无法形成明显的电流。

2 雷击对10kV配电线路的影响

2.1 10kV配电线路绝缘导线雷击断线问题分析

雷电过电压闪络时，线路会产生很大电流的瞬时电弧，而且电弧出现的时间很短，会造成绝缘导线出现击穿孔，却不会烧断导线，但闪络会引起电流十分庞大的工频续流，使电弧能量增加。电弧的移动受到绝缘层的阻碍，因此高温弧根会灼烧绝缘层的击穿点。电弧受到电磁的作用，使高温弧根不断移动，因此裸导线也不会在某一点被集中灼烧，所以通常断路器就会在导线烧断或绝缘子被损坏之前就会切断电弧，也因此裸导线比架空绝缘导线的故障率更低。

2.2 10kV配电线路中性点运行方式对建弧率的影响

目前，大部分配电线路的运行方式都是中性点不接地，这种运行方式接线简单，而且线路电压可以在单相接地时保持平衡，故障下可以持续两小时供电。但雷电过电压会引起工频续流，容易导致避雷器爆炸；如果线路不能及时熄弧，则会引起相间短路；如果绝缘层被击穿后工频续流仍较大，则接地电弧会引起空气的热游离和光游离，很有可能会波及相近的干架回路，引发多线路同时跳闸。

3 10kV配电线路防雷保护措施研究

3.1 提高线路绝缘水平与降低10kV配电线路闪络概率

（1）提高线路绝缘水平：当雷雨云的活动离配电线路较近时，感应雷过电压的幅值会比较大，容易造成配电线路绝缘击穿，尤其体现在架空线路上，而且架空线路的绝缘导线多数用来解决树相矛盾，防雷的效果并不明显，所以为提高10kV配电线路的防雷性，要将绝缘子更换为冲击U50%放电电压更高的型号，使线路的耐雷能力增强[1]。

（2）计算配电线路的闪络率时要考虑到配电线路的绝缘水平与感应雷过电压的幅值，并用统计的方法计算。计算电流幅值的概率时，将雷击位置与电流的幅值视为两个独立的变量，雷击位置在导线的水平方向与垂直方向均匀分布；计算绝缘子由于雷击发生闪络的最小雷电流时，将导线的垂直方向分为若干个等比的小区间，假设雷电集中这些区间的次数相同，根据绝缘子的放电电压、区间与线路间的距离和导线的平均高度计算；如果电流幅值比引起闪络的最小雷电流大，则会引起闪络，根据电流幅值引起闪络的概率以及全年闪络次数发现，提高绝缘子的放电电压可以有效降低10kV配电线路被雷击的闪络次数。

3.2 防护架空绝缘导线雷击断线

防护架空绝缘导线雷击断线时，有三点措施：

（1）对线路进行局部绝缘水平增强。对架空绝缘导线进行局部绝缘加强可以在节省线路成本的基础上提高导线防雷的能力。对导线局部绝缘水平加强可以对绝缘导线的固定处绝缘加厚，使电流只能在加厚的绝缘层两侧流动或者击穿绝缘层才能击穿导线。

（2）在线路中使用避雷器。输电线路已经使用避雷器取得了不错的成果，所以也可以用相同的办法对配电线路进行保护。如果选用无间隙避雷器，避雷器因长期受到工频电压与雷电过电压影响，很容易老化而出现故障。所以，为了提高避雷器的可靠性，可以选用免维护的氧化锌避雷器，将其安装在线路中容易受到雷击的区域与相关配电设备上，形成对配电线路全面的防护。

（3）将放电间隙并联在绝缘子两端。这种办法可以导线的绝缘层被击穿。经试验表明，只要放电间隙的电压比绝缘子的冲击放电电压大，雷电放电就会在放电间隙中发生，从而解决了雷击断线的问题。

3.3 降低10kV配电线路雷击建弧率

（1）用消弧线圈补偿工频续流。配电网单相接地电流经常会使接地电弧熄灭，而采用中性点经消弧线圈接地的方式可以对其自动补偿。自动补偿消弧装置能实时测量配电网的电流量并进行补偿，保持残流始终比熄弧零临界值小，以便接地电弧能被熄灭，极大程度上降低了建弧率。在配电线路中安装自动跟踪补偿消弧装置，对装置可靠性要求十分高，装置必须能在配电网正常运行的情况下自动调整，并能在电网出现单相接地故障时最多出力[2]。因为配电网的运行方式经常会发生变化，所以自动跟踪补偿消弧装置必须能在较宽的范围内补偿电流。

（2）消弧线圈治理内过电压。自动跟踪补偿消弧装置可以治理配电线路出现雷电过电压后引发的弧光接地过电压与铁磁谐振过电压。自动跟踪补偿消弧装置可以将电流残流控制在10A以内，使电弧能被快速熄灭，所以配备自动跟踪补偿消弧装置可以有效防止弧光接地过电压。同时，自动跟踪补偿消弧装置还能降低电网的建弧率，所以也可以提升配电线路的防雷功能。在绝缘子被雷击出现闪络时，雷电的工频续流会影响电网的运行，自动跟踪消弧装置便可以将工频续流的电流量残流控制在10A以下，闪络点也就无法建立接地电弧[3]。

3.4 降低10kV配电设备的接地电阻

当配电线路的配电变压器容量大于100K伏时，接地电阻小于4Ω；当容量小于100K伏时，接地电阻应该为10Ω。安装在柱上开关、刀闸或杆塔除的避雷器接地电阻不应超过4Ω。在实际调查中，多数地区的电阻偏高，所以更应该进行降阻工作，在降阻前要考虑两方面：（1）对现场进行勘探测量，分析杆塔的位置、地形、地质情况，策略杆塔四周的土壤电阻率分布。（2）查看现场土壤的酸碱度以及对杆塔接地钢体的腐蚀程度。分析好配电线路情况之后，可以使用水平接地体或降阻剂进行降阻。除人为降低电阻外，还应该对接地引下线进行改良。

4 结语

综上所述，10kV配电线路的雷击故障多数是感应雷过电压导致的，因此在对配网线路进行防雷时应主要针对感应雷过电压。由分析可知，雷击造成的电弧会击穿绝缘层，引发的工频续流会灼烧导线。技术人员通过提高线路绝缘水平降低了配电线路的闪络概率，通过对线路局部绝缘增强以及安装避雷器和防雷间隙防止了导线雷击断线，通过设置自动补偿消弧装置降低了配电线路的雷击建弧率，最后通过降低接地电阻的方法，综合提高了配电线路的防雷性能。

参考文献

[1]李孛.10kV配电线路防雷措施研究[D].长沙理工大学，2009.

[2]陈慕东.10KV配电线路防雷存在的问题及应对措施的探讨[J].中国新技术新产品，2013，（05）：158-159.

[3]万纯峰.10kV配电线路防雷问题若干探讨[J].通讯世界，2015，（13）：189-190.endprint