10 kV 配电网雷击跳闸故障原因及防范措施

方 芳，田 和

（1.国网河北省电力有限公司平乡县供电分公司，河北 平乡 054000；2.国网冀北电力有限公司阳原县供电分公司，河北 阳原 075000）

雷电是一种常见的自然灾害现象，其产生的雷击电流和雷电强烈的电场可能给10 kV 配电网带来严重的安全隐患。雷击跳闸故障不仅会造成线路设备的损坏，还会导致供电中断，给用户用电和生产生活带来严重影响。为了保障电力系统的稳定运行，必须采取有效的防雷措施。文章旨在对10 kV 配电网雷击跳闸故障的原因进行分析，探讨雷击防范的重要性，研究雷击对电力系统的影响，以及防范雷击跳闸故障的措施，为电力系统的安全稳定运行提供有益参考。

1 防范10 kV 配电网雷击的作用

1.1 提高电力系统稳定性和可靠性

雷击跳闸故障是导致电力系统中断供电的主要因素之一。当雷击击中配电线路或相关设备时，可能导致线路短路或设备损坏，进而引起电力系统跳闸。在雷电高发季节，雷击跳闸故障频繁发生，严重影响用户的正常用电和生产生活秩序。通过采取有效的雷击防范措施，可以大大减少雷击跳闸故障的发生，提高电力系统的稳定性和可靠性。保障电力系统的稳定供电，对于维护社会运行秩序和提高生产效率具有重要意义。

1.2 保障电力设备的安全运行

雷击引发的过电压和电弧现象可能对电力设备造成严重损坏，甚至引发设备起火等危险。而且，设备损坏不仅会导致电力系统跳闸故障，还需要进行维修或更换，增加了电力系统的运维成本。通过采取雷击防范措施，如合理设置防雷接地装置、配置雷电保护装置等，可以有效地保障电力设备的安全运行，延长设备的使用寿命，降低维护成本，提高电力系统的经济效益。

1.3 降低社会经济损失

雷击跳闸故障造成的供电中断和设备损坏不仅给用户带来不便，还会导致社会经济损失。特别是在某些重要的生产、医疗、通讯等领域，电力供应的稳定性至关重要。一旦发生雷击跳闸故障，可能导致生产停工、通讯中断、医疗设备故障等，严重影响社会的正常运行。通过防范10 kV 配电网雷击，可以降低供电中断和设备损坏的概率，减少社会经济损失，提高社会运行的稳定性和可持续发展能力。

2 10 kV 配电线路雷击跳闸故障原因分析

2.1 线路绝缘不足

线路绝缘不足是导致10 kV 配电线路雷击跳闸故障的一个主要原因。绝缘是防止电力设备或线路与周围环境发生电气联系的关键保障。然而，长期的运行或恶劣的气候条件可能导致绝缘老化、材料劣化或设备缺陷，使得线路绝缘不足。当雷击击中绝缘不足的线路时，会导致局部放电或击穿现象，进而引发设备损坏或线路短路，导致跳闸故障的发生。

2.2 接地系统不完善

接地系统在防范雷击跳闸故障中起着至关重要的作用。配电线路的接地系统能够消除雷电过电压，将雷击电流引入地下，从而保护设备和线路免受雷击损害。然而，如果接地系统设计不合理、接地电阻过大或存在接地网断裂等问题，雷电过电压无法及时释放，可能导致设备受损或跳闸故障的发生。

2.3 雷击电流感应

当雷电击中地面或附近金属物体时，会在金属物体中产生感应电流。如果这些金属物体与10kV 配电线路相连，感应电流会通过线路传导，导致线路过载或短路，引发跳闸故障。因此，在雷击防范中，需要注意将与线路相连的金属物体进行合理隔离，避免感应电流对线路的影响。

2.4 设备缺陷

10 kV 配电线路上的设备，如绝缘子、断路器、开关等，如果存在缺陷，也可能导致雷击跳闸故障。设备的绝缘损坏、接触不良、松动或锈蚀等问题，都可能导致雷击跳闸的原因。设备缺陷可能是由于长期的运行和磨损，也可能是由于制造或安装过程中的问题所致。

2.5 天气条件

天气条件对雷击跳闸故障的发生有一定的影响。雷击跳闸故障通常在雷雨天气中发生，特别是暴雨、强风等极端天气条件下，雷击频率较高，跳闸故障的概率也会增加。此外，气温、湿度等气象因素也可能影响雷电的产生和发展，从而影响雷击跳闸故障的发生。

3 雷击对10 kV 配电线路的影响

3.1 线路短路

雷击会在10 kV 配电线路上产生巨大的雷电电流，当这些雷电电流通过线路时，可能会造成线路的短路。雷电电流具有非常高的能量，一旦发生线路短路，将导致线路上电流急剧增大，可能造成线路和设备的过负荷，进而引发跳闸保护动作，导致供电中断。此外，雷电电流通过线路还可能导致线路的局部加热，进而引发线路材料的熔化，增加线路损耗，降低线路的运行安全性。

3.2 设备损坏

雷击产生的巨大电流和电场会对10 kV 配电线路上的设备造成损坏。当雷电击中绝缘子、断路器、开关等设备时，会导致设备局部放电、电弧或击穿现象，从而造成设备的损坏。特别是设备的绝缘破坏会导致设备失效，引发设备损坏和短路故障，进而影响线路的正常运行。设备损坏不仅会增加维修和更换的成本，还可能导致设备的停运时间延长，进一步影响供电可靠性。

3.3 供电中断

雷击对10 kV 配电线路的影响最为直接和严重的就是供电中断。当雷电击中配电线路或相关设备时，可能导致线路短路、设备损坏或过电压，进而引发线路的跳闸故障，导致供电中断。供电中断会给用户的正常用电和生产生活带来极大的不便，尤其是在雷电频繁发生的季节，供电中断的发生频率可能会显著增加。供电中断还可能导致相关行业的生产停工、通讯中断、医疗设备故障等问题，给社会和经济带来严重影响。

4 故障诊断与定位

4.1 故障诊断的重要性

故障诊断是保障10 kV 配电网雷击跳闸故障及时排除的关键步骤。一旦雷击跳闸故障发生，供电中断会给用户的用电和生产生活带来严重影响，可能导致停产、通讯中断、医疗设备故障等问题。而且，如果故障处理时间过长，还可能导致更大范围的影响，甚至影响到整个电力系统的稳定运行。因此，及时进行故障诊断和定位至关重要，可以最大限度地减少故障造成的影响，提高电力系统的可靠性和稳定性。

4.2 常用的故障诊断方法

在10 kV 配电网雷击跳闸故障的诊断过程中，常用的方法包括现场巡查、遥测监测和故障指示器的应用。

现场巡查。当雷击跳闸故障发生时，首先需要派出维修人员进行现场巡查。维修人员通过观察设备和线路的状态，寻找明显的故障迹象，如烧焦、熔断等。现场巡查可以快速发现故障点，但对于隐蔽的故障可能不够准确。

遥测监测。现代电力系统普遍采用遥测监测技术，通过遥测设备实时监测电力系统的运行状态。当雷击跳闸故障发生时，遥测监测设备会自动记录相关数据，包括故障发生的时间、地点、电流、电压等信息。这些数据可以作为故障诊断的参考，帮助快速定位故障点。

故障指示器。故障指示器是一种智能设备，可以实时监测电力系统的运行状态，并在发生故障时进行指示。一些故障指示器还具备自动录波功能，可以记录故障发生前后的数据。通过故障指示器的应用，可以及时发现故障，快速进行故障诊断和定位。

4.3 故障定位技术的应用

故障定位技术是在故障诊断的基础上，进一步确定故障点位置的重要手段。常用的故障定位技术包括时间域反演法、频域反演法和时频域联合法。

时间域反演法。时间域反演法是利用传感器记录的故障数据，通过比较故障前后的波形差异来定位故障点。这种方法简单直观，但对故障数据的要求较高，需要有高精度的故障录波数据。

频域反演法。频域反演法是通过对故障数据进行频率分析，找出故障频率的特征，从而确定故障点位置。这种方法对故障数据的要求相对较低，但需要有一定的频域分析技术。

时频域联合法。时频域联合法结合了时间域和频域的特点，通过对故障数据进行综合分析，提高了故障定位的精度和准确性。这种方法适用于不同类型的故障，具有较高的实用性。

5 10 kV 配电网雷击防范措施

5.1 雷电监测预警系统

雷电监测预警系统是10 kV 配电网雷击防范的重要组成部分。雷电是一种极具威力的自然灾害，其产生的雷电电流和雷电强烈的电场可能给电力系统带来严重的影响。因此，在雷电天气条件下，及时监测和预警雷电活动对电力系统的安全稳定运行至关重要。雷电监测预警系统主要由雷电探测器、监测设备和预警系统组成。雷电探测器是用于探测雷电活动的设备，它可以通过感知雷电云的电场和电荷状态来判断雷电活动的强度和频率。监测设备用于记录和传输雷电活动的数据，包括雷电云的运动轨迹、雷电频率和雷电强度等信息。预警系统是根据监测设备传输的数据，通过计算和分析来预测雷电活动的发展趋势，并及时发出预警信号。雷电监测预警系统的建设和运行可以提供及时的雷电信息，使电力系统管理人员和维修人员能够提前采取防护措施。当雷电活动超过一定的安全阈值时，预警系统会发出预警信号，提示电力系统管理人员采取相应的措施，如暂时停电、加强设备绝缘等。这样可以有效减少雷击对电力系统的影响，降低雷击跳闸故障的发生率，提高电力系统的可靠性和稳定性。

5.2 接地系统的优化与改进

接地系统是10 kV 配电网防雷的重要组成部分，其作用是将雷击电流有效引入地下，减少雷击对线路和设备的影响。因此，优化和改进接地系统对于提高电力系统的抗雷能力非常重要。首先，应合理选择接地电阻的值。接地电阻是影响接地效果的重要因素，合理选择接地电阻的值可以降低接地电阻，从而减小接地电流的回流路径，提高抗雷击能力。其次，要加强接地网的维护。定期检查接地体的连接是否良好，确保接地系统的稳定性。接地网断裂或松动可能导致雷电过电压无法及时释放，增加雷击对线路和设备的影响。另外，采用多级接地方法可以进一步提高接地系统的稳定性和可靠性。多级接地是指在不同位置设置多个接地体，形成一个复杂的接地网，使雷击电流能够均匀分布到不同接地体上，减少雷击电流通过接地系统的电流浓度，降低接地系统的电阻。这样可以有效提高接地系统的抗雷击能力，降低雷击跳闸故障的发生率。

5.3 设备绝缘的加强

设备绝缘是保障10 kV 配电网设备防雷安全的重要措施。在雷电天气条件下，设备绝缘状态的良好与否直接关系到设备的安全运行和电力系统的可靠性。首先，要加强设备的绝缘性能。选择高质量的绝缘材料和绝缘设备，确保设备能够承受雷击产生的高压和高电场。绝缘材料的选择应符合国家标准，并进行必要的绝缘试验，确保其绝缘性能符合要求。设备绝缘的加强可以有效减少雷电电场对设备的影响，提高设备的抗雷击能力。其次，定期对设备绝缘进行检测和测试。绝缘老化、损坏等问题可能导致设备绝缘性能下降，从而影响设备的安全运行。定期对设备绝缘进行检测和测试，及时发现和处理绝缘问题，保障设备绝缘的稳定性和可靠性。另外，对于一些特殊设备，如断路器、避雷器等，可以采用避雷器等装置进行额外的防雷保护。避雷器是一种专门用于吸收雷击电流的设备，当雷电击中设备时，避雷器会将雷击电流引导到地下，保护设备的安全运行。

6 结论

10 kV 配电网雷击跳闸故障是一个复杂而常见的问题，其原因涉及线路绝缘不足、接地系统不完善、雷击电流感应、设备缺陷以及天气条件等多个方面。为了保障电力系统的安全稳定运行，必须重视雷击防范工作。文章针对10 kV 配电网雷击跳闸故障的原因及防范措施进行了深入研究。

在雷击防范方面，雷电监测预警系统是至关重要的，它可以及时监测雷电活动，提前预警，帮助电力系统管理人员采取相应的防护措施。优化和改进接地系统也是防雷的重要措施，合理选择接地电阻、加强接地网维护、采用多级接地方法，可以提高电力系统的抗雷击能力。此外，加强设备绝缘是保障电力系统防雷安全的关键措施，合理选择高质量的绝缘材料和绝缘设备，定期检测和测试设备绝缘状态，可以提高设备的抗雷击能力。