架空配电线路防雷技术优化要点分析

何 亮

（泰兴市供电公司黄桥供电所，江苏 泰兴 225400）

山区地形地貌情况复杂，配电线路的建设受地势起伏的直接影响，部分地区海拔较高，供电半径过长，手拉手供电能力较弱，很多线路被布置在空旷地区，这些地区防雷措施较为单一，容易产生雷击事故，因此需要对该地区配电线路防雷问题给予高度关注。为了方便研究，工作人员选择将华北地区太行山东麓一带作为研究对象，该地区60%以上为丘陵及山区地带，雷电活动较为频繁，同时该地区受到地形环境影响，有30%左右的配电线路布置在山顶位置，山顶位置海拔相对较高且土壤电阻率高，非常容易发生雷击。

1 架空配电线防雷设备升级策略

1.1 接地极改造

目前，配单线路接地网存在2个关键难题，第一个是接地网的连接较为脆弱，在使用过程中受到土壤腐蚀或者地面振动，可能会出现断焊的情况。第二个是接地网会持续受到腐蚀，受到降雨以及土壤中金属元素的影响，埋在地面下的接地网会在5～10年内受到严重的腐蚀。因此，须要寻找一种具有良好稳定性以及抗腐蚀的新接地材料[5]。工作人员尝试使用镀铜接地材料代替原有接地材料，这种镀铜接地材料具有更好的耐腐蚀性，以及更为优秀的电气性能。采用焊药放热连接的方式，利用铝将接地材料中的氧化铜还原，还原过程会释放大量的热量，这些热量可以将导线熔化，冷却后会产生永久性合成。

接地极改造完毕之后，从3个方面对其进行分析。（1）导电性：在常温条件下（20℃），铜电阻率为17.24×10-6Ω·m，远远低于钢的电阻率138×10-6Ω·m，本次改造中使用了30%镀铜接地材料，其导线效率为原来接地网的3倍。（2）抗腐蚀性分析：该接地网铜材料表面进行了氧化处理，可以有效防止腐蚀，而旧接地网使用的钢材料腐蚀速度非常快，氧化铜表面抗腐蚀能力约为钢材料的35～50倍，延长了接地材料使用年限。（3）防雷效果：该实验地区未改造接地极时，2016—2017年，实验地区共遭受过3次雷击，2018年经过改造，截至2022年4月底未发生雷击故障。

1.2 优化避雷装置

1.2.1 增加避雷金具

避雷金具安装简单，施工成本低，在使用时应该根据具体情况灵活选择。

1.2.2 线路避雷器

专业的避雷线造价高昂，无法在35 kV以下配电线中大范围推广，因此尝试利用线路避雷器提升配电线抗雷击能力。一方面，须要确定经常遭受雷击的区域，通常情况下跨越塔或者强雷电活动区域中的电杆容易受到雷击，须要对上述区域内的电杆加装线路避雷器。另一方面，根据线路的实际长度估算避雷器安装数量。如果安装有避雷器的杆塔遇到雷击，且该杆塔附近土壤电阻率高，则雷击电流无法顺利导入地下，而是向附近的杆塔流动，附近未配备避雷器的杆塔会在大电流的冲击下发生故障[6]。因此，评估一条配电线路的抗雷击能力，不仅要考虑装有避雷器的杆塔，还要综合考虑附近未安装避雷器的杆塔的抗雷击能力。工作人员通过走访调查，将一段易受雷击的线路作为实验目标，该线路超过70%的杆塔位于山顶，且周围土壤的电阻率较高，通过调查历史数据发现，该线路为多雷区域。经过反复计算，工作人员决定在该线路区间内安装6～8组线路避雷器，同时使用型号为YH5CX1-15闪络保护区与避雷器配合。

该线路内的配电线呈三角形排列，相邻杆塔的间距为0.8 m，为检测线路避雷器的实际效果，工作人员运用ATP模型，模拟配电线路遭受雷击的情况，将波抗阻调整为300Ω，参数频率调整为400～500 kHz，在未安装避雷器的状态下，雷电击中杆塔顶端时，该线路的耐雷水平为10 kA，利用仿真计算确定在不同的雷击电流影响下，绝缘子闪络情况（如表1所示）。

表1 无线路避雷器状态下绝缘子闪络情况

在该线路上安装8组避雷器，提升该线路抗雷击能力，并利用ATP对其进行仿真计算，观察其在25 kA状态下，杆塔绝缘子两侧电压情况，如表2所示。

表2 安装避雷器后绝缘子两侧电压 kV

分析表2的数据可以发现，当杆塔遭遇雷击之后，避雷器起到了很好的保护作用，有效阻断了雷击电流向两侧的流动，成功将电流幅值控制在50 kV以内，三相绝缘子没有出现闪络问题，有效提升了该线路的抗雷击能力。

2 结束语

雷击是影响架空配电线路稳定运行的一个重要因素，相关工作人员需要认真分析配电线路遭受雷击的过程，了解雷击电流对配电线路所产生的影响，并在充分考虑配电线路所在地自然条件的情况下，通过改造接地极、优化避雷装置等措施，提升配电线路抗雷击能力，为配电线路正常运行保驾护航。