基于10kV配网线路防雷措施研究

黄国梅

（广东电网有限责任公司肇庆广宁供电局 广东 广宁 526300）

摘 要：文章针对特定的电网与线路结构，研究分析防止绝缘导线雷击断线、配变雷击损坏的综合防雷方案，降低线路雷击跳闸率，保障线路安全运行。

关键词：10 kV；配网；雷害；措施

1 前言

10kV 配电网线路，由于绝缘水平较低，受雷电感应过电压的影响较大。雷击事故严重影响了供电可靠性，而由感应雷引起的跳闸事故的已经成为危害10kV 配电线路的主要原因。如何落实 10kV配网线路防雷措施，提高線路防御雷击伤害的能力，保证线路在雷雨情况下能够正常运行显得尤为迫切。

2 原因分析

某供电所 2015 年6月至8月，发生雷击导致线路障碍的统计数据。

从表1可见，共12起线路障碍发生的位置主要有3处：绝缘导线、架空线路和电缆连接处、台架。引起故障的位置除一起外，其余都发生在架空线路上，这与架空线路本身的分布广、设备多、绝缘水平低的特点有密切关系。据统计，配电网架空线路感应雷过电压一般不超过 500kV，但已对配电网线路绝缘足以造成威胁。架设避雷线是架空线路防止感应雷过电压的有效措施，但根据 10kV配电网络自身的特点，一般不沿全线架设避雷线。为此，本文探讨除装设避雷线外的具体防雷措施，下面对故障原因进行分析。

2.1 绝缘导线断线

绝缘导线遭遇雷击时会发生断线故障，这是由于其结构造成的，当雷电过电压作用于绝缘导线上，导线绝缘相对薄弱的绝缘子会发生闪络并使导线绝缘层击穿，接续的工频短路电流将对地产生电弧，由于电弧受到周围绝缘层的阻隔，被钳制在击穿点固定燃烧，在雷电压作用过去之前使导线烧断。此外，线路绝缘水平与电气设备绝缘水平配合存在的问题，也会造成线路雷害故障。由于线路绝缘子的闪络电压较高，而避雷器泄流能力有限，如果在线路上因雷击产生较高的雷电过电压时，保护配电设备或电缆线路的单组避雷器可能无法将雷电流充分泄入大地，从而使得一部分雷电过电压仍能侵入配电设备以及电缆线路侧，继而很可能造成配电设备因雷电损坏事故以及导致线路跳闸事故的频繁发生。因此，这样在变压器和线路的绝缘配合上并不合理，使得线路遭受雷击时，雷电过电压得不到有效的衰减和泄放。当侵入波入侵时，作用在变压器上的冲击电压最大值往往会超过变压器的雷电冲击耐受值而把变压器打坏。同时过高的雷电流也会将高压熔断器烧坏，造成线路跳闸。

2.2 架空与电缆连接处避雷器烧毁

架空线路与电缆连接处会发生电压突变，图 1 为架空线和电缆线路连接时雷电波示意图。

如图 1 所示，架空线路和电缆相连的线路，此时点 1、2 处的波阻抗不同，当雷电波从 1 向 2 方向入侵时，雷电波在两点之间发生多次折反射。设在点 1、2 的折射系数为α1、α2，即点 2 处的电压经过多次的折反射后，存在波峰叠加的情况，在组合参数最不利的情况下，点 2 的电压 U2q会远远大于入侵电压，从而出现连接处避雷器烧毁的现象。

2.3 台架避雷器烧毁

表1中，共发生4次台架避雷器遭受雷击烧毁的情况，这是由于台架避雷器处于相对较高的位置，遭受雷击的几率增加，同时还有线路传递过电压以及变压器低压侧逆变换过电压的影响，导致台架避雷器动作的频率增大，整体工作性能相应会下降。在线路故障中，被保护变压器及其它设备均正常，更换损坏避雷器后，均够恢复正常送电。

2.4 感应过电压的影响

由于10kV配电线路部分线路段位于城郊，线路杆塔周围多为水塘和水田，当雷云对线路附近地面放电时，在大地中被雷电感应的异号电荷迅速向雷击点两侧移动，而水的电导率

要远远大于周围土壤的电导率，从而导致线路容量在遭受雷击时产生的感应雷过电压而跳闸。另外，该10kV配电线路所在地区工厂企业较为集中，是重点的供电地区，所以这里的配电线路较为密集，线路的交叉跨越也较为复杂，因而，线路不仅受到来自雷电引起的感应过电压的影响，而且受到来自线路与线路之间耦合效应引起的感应过电压的影响。

2.5 接地引下线存在的问题

接地引下线作为设备与接地体之间的连接体，对配电设备的接地起到了重要的作用。根据现场调研情况，接地引下线的问题主要集中在以下两个方面。

2.5.1 接地引下线规格不统一，在调研的过程中发现，存在多种样式的接地引下线，有扁铁和铜线等，且接地引下线连接不规范，部分接地引下线存在冗长及未正确连接等问题。

2.5.2 居民用电护电意识不强，接地引下线甚至线路高压侧电线偷盗现象较为严重，该10kV配电线路大部分路段存在杆塔接地引下线断裂、破坏的情况，初步调查应为附近居民所为。

3 防范措施

3.1 绝缘导线的防雷

3.1.1 杆塔上安装避雷器或保护间隙，以吸收雷击闪络后的放电能量，限制工频续流，缩短电弧燃弧时间。

3.1.2 将绝缘导线与绝缘子相连部位的绝缘层剥掉，让电弧在电磁力的作用下在导线表面移动，有效减轻电弧对绝缘导线的破坏，降低断线的几率。

3.2 合理配置避雷器

3.2.1 根据雷电定位系统和运行材料数据统计，合理考虑避雷器安装密度，在雷击密集的局部地区，可每基杆塔装设一组避雷器；在雷击发生较多的配电线路上，可间隔 2～3基杆塔装设一组；在雷击较少的地区，可隔 5～6基杆塔安装。

3.2.2 对于架空与电缆混合的线路会发生折反射，导致线路末端电压突变，我们必须在各连接处安装避雷器来限制过电压，并采用定期试验和轮换的手段来保证避雷器始终处于良好的工作状态。

3.2.3 选用过电压保护器

过电压保护器采用了氧化锌非线性电阻片和放电间隙相结合的结构，在正常电压下，氧化锌电阻片内不通电流，从而延缓其老化过程，使用寿命得到延长，特别适用于台架避雷器的现场使用。另外，即使氧化锌电发生爆炸烧毁的情况，由于放电间隙的隔离，线路不会发生接地故障。

3.2.4 安装过电压保护间隙

过电压保护间隙制作成两个球头间隙，这样可以避免配电线路使用其他形状的间隙而出现的电晕损耗，角型间隙放电时，电弧会沿羊角迅速向上移动而被拉长，因而容易自行灭

弧，間隙不会严重烧伤。

3.3 提高线路绝缘耐压水平

适当增加绝缘子的片数，将针式瓷瓶更换成合成绝缘子等措施，将会减小绝缘子串的工频电场强度，从而降低雷击闪络后转变为稳定电弧的几率，线路跳闸的次数也会相应降低，再配合线路自动重合闸的作用，可以保证电网安全运行。

3.4 避雷器引线改进

避雷器受雷击烧毁后，避雷器上引线由于失去支持，在重力的作用下搭接在构架上，引线相间短路和单相接地故障。从表1统计表中显示，发生因为避雷器烧毁引起短路和接地的故障共 4 起，为此，要求在安装避雷器时，尽量缩短引线，并使引线从上自下安装，保证避雷器爆炸后，引线对地保持足够的距离，不会搭接到金属构架上，从而减小引起线路短路和单相接地故障。

3.5 保护好接地引下线

为保护好接地引下线，线路运行维护单位应加强用电安全宣传，在群众中做好有关电力设施重要性的宣传工作。另外，供电单位应加强线路的巡视工作，配合保安部门打击对电力基础设施的偷盗行为。最后可根据实际情况，选择性的用扁铁代替接地引下线的地上部分，并使其紧固，从而降低电力基础设施被破坏、偷盗的几率，提高配电线路的运行可靠性。

4 结语

10kV配电线路的安全运行水平会直接影响到供电企业的社会效益和经济效益，提高线路防雷水平，对提高配电线路供电可靠性，确保电网安全有着重要影响。防止架空配电线路遭受雷击的措施是多种多样的，各有优缺点，架设避雷线、装设避雷器、架空线路过电压保护器等措施对于提高线路防雷能力有一定的影响，但需因地制宜，从实际出发，才能做好线路防雷工作，从而保证电网的安全、经济和稳定运行。

参考文献

[1] DL/T 620- 1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].

[2] 马福，汤李佳，彭厉.配电变压器防雷问题分析[J].电瓷避雷器，2008（5）：35- 37.

[3] 古淼林.10kV配电线路接地故障原因及有效预防措施[J].企业技术开发（学术版）2011，30（20）：62-63.

[4] 边文明. 10 kV 架空线路雷击跳闸原因与防雷措施探讨[J].中国电力教育，2012，（27）： 140-144.