10k V配网线路的防雷措施研究

曾 挺

（广东电网有限责任公司阳江阳春供电局，广东 阳春529600）

1 10 kV配网线路雷击隐患分析

10kV配网线路遭遇雷击的隐患是普遍存在的，而且危害极大，雷击隐患大多是由以下几个原因引起的。

1.1 10kV配网线路的设备安装不符合规定

目前，10kV配网线路仍存在铁杆、开关安装不合格的现象。有许多接地圆钢等焊接问题以及接地网不能每年都得到修复，这就导致配电线路非常容易遭受雷击[1]。与此同时，10kV配网线路安装的避雷器质量十分差，有可能在长时间的雷电冲击下，避雷器已经失去了它的作用。这样的防雷装置难以抵挡雷电灾害。

1.2 10kV配网线路的防雷设计很简陋

与220kV等其他高压等级线路的防雷设计相比，10kV配网线路的防雷设计非常简陋，当出现同等级的雷电时，由于低防雷设计的固有缺陷，防雷设计较低，因此会使得10kV配网线路很容易发生雷电灾害。

1.3 10kV配网线路的针形绝缘子的耐压性能比较低

与高压等级线路不同的是，针形绝缘子的阻线跨度一般比较大，在雷电等恶劣的自然环境因素下具有显而易见的优势。即便如此，这种绝缘子也有本身的缺点，例如，当它的内部发生故障时，仍可能正常运行，因此很难发现故障，线路受到的雷害隐患也没有办法及时消除。

另外，对10kV配网线路中避雷器塔等的安装不合格以及避雷器的质量不合格也会造成遭雷击隐患的存在。

2 10 kV配网线路防雷具体措施

通过了解配网线路可能发生遭遇雷击事故的状况以及过程，因地制宜地对配网线路进行防雷保护，提升配网线路的防雷水平，降低配网线路的跳闸率。

2.1 设置避雷线路

这是最基本、最有效的保护措施。在雷击中导线时，可能引起线路绝缘闪络。所以，我们需要尽可能地避免雷直接击中导线，减少铁塔的雷击电流。可以通过架设避雷线，在塔顶架设地线，将导线覆盖，并把雷击电流引入地面的方式，从而降低配网线路的功率感应损耗，以此来延长线路的使用寿命。在架设避雷线时，要掌握导线的角度，尤其是在雷电多发的山区，采取小点的保护角度。另外，还需要对导线的材质、形状等因素进行综合性的考察。此外，避雷针等防雷装置也可以组合在一起使用，但是因为避雷针增加了配网线路的雷击范围，其使用价值遭受到质疑，所以我们需要谨慎地进行使用。

2.2 降低杆塔接地电阻

这样可以有效地避免配网线路中的雷电反击。在配网线路的建设过程中，首先要做的是对土壤进行严格的电阻检测，并对土壤导电离子、含水程度、密实度、温度、土壤质量、降水量等因素进行综合性的考察。当土壤受到的阻力较大时，可考虑采取以下措施：

（1）用低电阻土壤代替接触塔杆的高电阻土壤。

（2）在塔的连接处埋设电阻力较小的土层。

（3）经过引出线把杆塔接地体引入旁边低电阻的土壤中。

（4）在杆塔的连接处放置化学减阻剂和其他物质，用来降低土壤的阻力。

（5）增加交界处土壤含水量。

（6）使用多个辐射水平接地体。在雷击频繁发生期或气候干燥时，铁塔的工频接地电阻不应超过表1所示。

表1 配网线路铁塔工频接地电阻

2.3 设置耦合地线

当杆塔接地电阻不能有效降低时，如地形地貌等自然环境因素以及人为因素无法克服时，可采用在导线的下面设置地线的办法。通过增大避雷器与导线之间的耦合作用，可以减少绝缘子串的过电压，起到分流雷击电流的作用，减小塔顶的电位，减小线路的反击跳闸率[2]。这主要是对频繁遭受雷击地段所采用的抢救措施，对减小雷击跳闸率有非常明显的效果，经过充分的试验表明能够降低50%左右。除此之外，还需要充分地考虑齿轮与中心耦合地线的距离以及导线之间的最大弧垂的间距。

2.4 不平衡绝缘的使用

伴随着配网线路的不断完善，线路占地的问题也随之日益突出。为了提高杆塔的作业效率，许多高压、特高压线路采用了同杆双回线架设的方式。在一般防雷措施不能满足配网线路遭雷击时双回路同时跳闸的前提之下，需要考虑使用不平衡绝缘。也就是说，两个回路的绝缘体数量不同，可以同时降低跳闸率，以保证连续供电。当两个回路的绝缘子个数不抽样时，雷击配网线路时片数较少的回路先闪络，闪络后的导线在其中起到地线的作用，以改善对另一回路的耦合效应，提高其耐雷性，使闪络现象不再发生，配网线路可以持续稳定工作。这两条线路的绝缘体数量差别最大，应根据实际情况确定。一般来说，两相之间的线电压是根号3倍的相电压幅值的实际效果较好，若相差过大，则可能导致线路跳闸率的增加。

2.5 中性点不直接接地，可利用消弧线圈的接地办法

消弧线圈能够降低冲击闪络，稳定工频电弧率，降低雷击跳闸率[3]。配网发生单相短路时，消弧线圈的电感电流和电容电流会聚并补偿，以减小电流，防止弧光过零再燃，降低高幅值发生的概率，减少故障点的热损伤，避免事故扩大。在配网线路稳定运行时，需要保证固定消弧线圈在全补偿或接近全补偿状态下工作，并在接地故障发生前将消弧线圈调整到全补偿状态，以便进行故障处理。消弧线圈有气隙式、匝式、电容式、晶闸管式等。气隙式噪声大，调节精度差，过电压等级高，不能与功率方向单相接地选线装置同时使用，实用性低。采用匝式调节开关改变工作绕组的匝数来调节电感，降低了使用时的噪声，但补偿效果减弱，且过电压等级高，串联电阻易导致爆炸事故的发生，而且安装也比较复杂和繁琐。电容调节式可调节二次侧电容的电容电抗，改变二次侧的电感电流。晶闸管导通角可在0°-180°的范围之内变化。高短路阻抗变压器的一次绕组用作工作绕组接入配网的中性点，使二次绕组作为控制绕组由两个反向晶闸管短接，补偿精度范围大，工作稳定性高。

2.6 避雷器安装

避雷器主要有管式和阀式两种，根据需要的不同选用不同的型号。管式避雷器能有效地处理因放电间隙不能熄灭工频续流而造成的供电问题，是线路中常用的避雷器[4]。由于在喷射过程中管子避雷器会引起很大的振动，所以应将其固定牢固，通常是在封口处固定。除此之外，应尽量避免射流相互作用引起的短路。阀式避雷器的使用应控制额定电压、灭弧电压、冲击放电电压等事项，FSⅠ型一般用于10kV及以下的如电缆头、隔离开关等配电设备中，其结构简单，无并联电阻，成本低，保护性能有限。FZ具有并联电阻，保护性能好，一般用于3-220kV电气设备。FCD具有并联电阻和并联电容，其保护性能更为突出，特别适用变电站等高压电器。安装避雷器时，首先要检测电压等级是否与被保护设备一致，掌握线间距。具体参考距离见表2。

表2 线电压和设备电压最小距离参考表

选用10kV配网线路避雷器时，可选用氧化锌避雷器。这是因为氧化锌避雷器具有许多优势，在防止10kV配网线路雷击跳闸事故等方面优势明显。氧化锌其自身属性具有非线性伏安特性，它能使流过避雷器的电流在正常工作电压下很小，但当过电压动作时，电阻会急剧下降，从而使电压能量得以释放，达到良好的保护效果。而这种避雷器不同于传统的避雷器，其不存在放电间隙，只需要运用氧化锌的非线性特性就可以起到放电和分断的作用。

2.7 加强绝缘，降低绝缘闪络

强化保温有三种结构形式，如双重保温、强化保温和替代整体保温。可通过改变绝缘子个数、采用大爬距申报绝缘子、增加塔顶空气间距等方法增大线路绝缘性，提高配网线路的防雷水平和运行安全性。然而，由于使用的局限性，它们大多被用作保护配网线路的后备措施。

2.8 安装自动重合装置

当配网线路被雷击停止运行时，应使用自动重合装置，使线路能正常运行[5]。由于线路绝缘具有自恢复性能，大部分雷击引起的闪络和工频电弧在线路跳闸后会自动清除干净，绝缘性能会很快恢复。

2.9 因地制宜，灵活应对地形、地貌、气候等自然因素，在与自然和谐相处的前提下，充分利用科技改造自然

在架设铁塔时，应特别注意山体、盆地、海岸等地形，仔细观察地貌和地质，综合考虑会影响配网线路中雷击的情况。估算了配网线路的最大抗雷击值和雷击可能产生的最大雷电电压，特别是在雷电季节的枯水期。在配网线路设计中，应考虑雷击的影响，在线路走向、塔型等环节实现效益的最大化。

3 10 kV配网增设线路避雷器的优点

线路避雷器具有箝电位的功能，对电阻的要求不是很严苛，在山区等地应用效果是比较好的，因此它的防雷效果很好。从本文的分析中可以看出，塔顶电位及杆塔接地装置的冲击接地电阻有着非常重要的作用，通过加强接地设置可以提高配电线路的安全性[6]。冲击接地电阻结构越小，作用在绝缘子串上的电压就会越小，因此，出现闪络的概率就会越小。因此，在接地线的设计过程中，冲击接地电阻是至关重要的。

4 结束语

10kV配网线路由于自身和外界因素的影响，非常容易遭受雷击，其不仅能够破坏设备线路，还会阻碍供电系统的正常运行，给人们的生产及生活方面带来很多不便，对经济的发展影响严重。所以，应该注重10kV配网线路的防雷保护，合理安装避雷器不仅可以减少雷击引起的电荷，而且可以有效降低跳闸次数，降低雷击事故的发生。各种防雷措施都有本身的针对性，所以当线路被雷击导致跳闸时，要找出原因，然后采取相应的措施，才能达到真正的防雷效果。综上所述，应采取多种手段对10kV配网线路的防雷工作开展保护和补救，确保供电和输电，确保广大人民群众的生命财产安全。