浅析10kV配电线路大气过电压防护

徐国庆　郭艳萍　陈自强

摘 要：10kV配电线路作为距离用户较近电力设备，由于其分布广、设备多、结构复杂，绝缘程度较低，极易遭受大气过电压而出现安全生产事故。如何提高其大气过电压防护性能一直备受相关部门重视。笔者结合大气过电压的形成过程及配电线路遭受大气过电压的种类与特点，阐释了10kV配电线路防范大气过电压的重要性，并提出了10kV配电线路的大气过电压防护措施。

关键词：大气过电压；10kV配电线路；雷击；避雷器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.151

1 10kV配电线路中大气过电压防护的必要性

我国10kV配电线路一般不会全线架设架空地线，且绝缘程度低，网架结构复杂，这使得雷电极易通过杆塔的反击以及雷击配电线路，而产生大气过电压。对系统所造成的伤害是非常强的，不仅严重危害绝缘设备，而且会影响到整个配电网的安全运行。据不完全统计，雷电活动较弱地区，全年发生的10kV配电线路跳闸事故有近30%比例源自线路遭受到雷击引起的大气过电压，而雷电活动较频繁地区，这一比例达到了80%。可见，对10kV配电线路进行合理且有效的大气过电压防护，其重要意义是可想而知的。

2 10kV配电线路中大气过电压的情况分析

从近十年10kV配电线路上一直采用的防雷措施进行的研究来看，大气过电压一般被划分三种情况，直击雷过电压、感应雷过电压和雷电波侵入过电压。

（1）直击雷过电压。雷电流直接击中10kV电气设备、配电线路形成直击雷过电压。由于配电网耐压性能差，而直击雷过电压的幅值较高（电压可高达数百千伏，电流高达数十千安），所以这种过电压的破坏性极大，造成的损坏也较大。10kV线路遭受直击雷过电压的雷击跳闸率几乎为100%。因此，配电线路遭受直击雷时根本无法防护。

（2）感应雷过电压。感应雷过电压是指雷击点在10kV配电线路附近时，强大的雷电流产生强大电磁场，与导线耦合，使临近的配电线路感应产生瞬时过电压。感应雷电压幅值与雷云对地放电时的电流大小、雷击点与线路间相对位置、雷击点周围环境（如土壤电阻率）、遭受感应雷击的线路的长度、线路埋设位置、设备接地装置的电阻等诸多因素有关系[1]。

（3）雷电波侵入过电压。配电线路相邻的高压侧的雷电过电压是雷电波侵入过电压的原因，相邻高压线路遭受雷击后，由于避雷器动作使大地电位上升，从柱上变压器的高压侧过渡到10kV侧的雷电过电压形成配电线路的雷电波侵入过电压。

3 大气过电压防护分析

在10kV配电线路上常见的三种大气过电压中，配电线路中发生直击雷事故所占比例并不高，研究表明，10kV配电线路由雷击引起的线路闪络或故障的主要因素不是直击雷过电压而是感应过电压。10kV配电线路遭受直接雷过电压的概率很小，约占雷害事故的15%。雷电波侵入过电压危害程度相对较低，在各类大气过电压中不到5%。感应雷过电压危害程度最大，导致的故障比例超过80%。因此，对架空配电线路大气过电压的防护研究主要针对感应雷过电压。

4 10kV配电线路大气过电压防护措施

针对整个10kV配电网络进行大气过电压防护处理时，首先应考虑10kV配电线路路径尽量避开雷暴频繁区。与此同时，10kV配电线路不可避免敷设在雷暴带时，应当通过敷设电缆和架空地线的方式尽可能避开雷暴，并确保线路绝缘性能最优，最大限度提高10kV配电线路的整体耐雷水平。

（1）合理选择配电网供电路径。较长距离的10kV配电线路进行防雷设计的过程当中，首先要予以关注的是尽可能的将线路供电路径避开雷暴现象频发区域。对该区域历史雷暴日及雷击点进行统计，从而尽可能减少线路遭受雷击概率。但是10kV配电线路由于其本身的特点，有时不得不跨越雷暴频发区。此时应该综合考虑该区域的用户特点、负荷特性、雷区分布等各种情况，采取架空与电缆混合或者纯电缆的方式进行配电线路敷设，以减少大气过电压对电力设备的影响，必要时，架空线路增加架空地线防护。

（2）增设架空地线。为了避免出现雷电直击配电线路或在出现直击雷、感应雷过电压后减少杆塔的雷电流，应在10kV配电线路上方增设架空地线。在敷设架空地线时应注意在杆塔顶部架设，把导线遮住，这样做可增加架空地线与导线之间的耦合作用以降低绝缘子上的电压。此外，架空地线还可增加对雷电流的分流作用，将雷电流导入大地，从而大大减少大气过电压对线路绝缘的损耗，以延长配电线路使用年限。在架设架空地线时还应注意架空地线保护角的选择，控制好导线的角度。在雷电灾害频发的地区，要减小架空地线的保护角。另外，在架设架空地线时，导线的材质、形状等也是需要考虑的重要因素[2]。

（3）提高10kV配电线路绝缘水平。配电线路中的绝缘子是决定配电线路绝缘水平的主要设备。绝缘子闪络与绝缘子U50%放电电压水平密切相关。试验表明，将10kV架空配电线路，由较低等级的绝缘子P10更换为较高绝缘等级的绝缘子X45后，U50%放电电压提高近70%。因此，更换老式绝缘子与运行多年的劣质绝缘子，增加线路的绝缘水平，可有效提升10kV配电线路的耐雷水平。

（4）采用并联间隙绝缘子与避雷器配合。避雷器对于10kV配电线路中的大气过电压的防护具有很好的效果，如果在10kV配电线路上全线安装避雷器，效果很好，但是就经济技术比不合适且运行维护成本高。并联间隙绝缘子虽然防雷效果不如避雷器，但是具有安装简单、运行维护方便、价钱便宜等特点。因此，采用并联间隙绝缘子与避雷器配合的方式，非常适合这种供电距离长，地形复杂，结构冗繁的10kV配电线路。

5 结束语

10kV配电线路是电力系统与用户直接相连的重要环节，它的安全运行水平直接影响供电企业的经济效益和社会效益。然而，由于配电线路点多线长面广，运行环境较为复杂，对于抵抗大气过电压具有天然的弱势。因此，10kV配电线路的过电压防护措施的实行刻不容缓。要保证防护措施覆盖面形成规模，防护点足够精确，那就必须从配电线路径规划、运行维护、经济技术等众多方面入手，多措并举配合得当才能使10kV配电线路的大气过电压防护真正见到成效。

参考文献：

[1]张博.探讨10kV 配网线路防雷技术措施[J].企业技术开发，2012

（23）：34-35.

[2]杨晓东.雷击种类及其综合防护技术浅析[J].气象与环境学报，

2006，22（03）：48-50.

作者简介：徐国庆（1985-），男，河北秦皇島人，硕士研究生，工程师，研究方向：配网调度及其自动化。