黃世和

（廣西電網(wǎng)公司賓陽供電公司，廣西南寧530400）

0 引言

我國農(nóng)村電網(wǎng)廣泛采用了無備用的供電線路，其主要包括干線式、放射式和樹枝式的接線方式。這種輸配電系統(tǒng)接線方式具有運行簡單、方便可靠、經(jīng)濟穩(wěn)定的優(yōu)點，但是也存在著供電可靠性差的問題。尤其是對于農(nóng)村電網(wǎng)的35 kV輸電線路、10 kV配電線路，由于其絕緣等級不夠高，在雷雨季節(jié)容易出現(xiàn)由于雷擊而導致大面積停電的現(xiàn)象，給當?shù)鼐用竦恼Ｉ顜砹溯^大的影響，給農(nóng)村地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來損失。

1 雷擊對高壓輸電線路的危害

以雷擊破壞的原理為根據(jù)，雷擊對供電線路的破壞和威脅途徑主要有3種：

1.1 由于直接擊中輸電線路產(chǎn)生直擊雷過電壓

當雷電直接擊中高壓輸電線路時，將會在雷擊點產(chǎn)生很大的雷電過電壓，其最大的過電壓值US為：

式中，I為雷擊電流值（kA）。

通常，直接雷擊過電壓值能夠達到1 000～10 000 kV，對供電線路的絕緣產(chǎn)生直接閃絡(luò)作用，并對其他輸電設(shè)備、線路等造成威脅。與此同時，一旦雷電直接擊中輸電線路，雷擊通道的溫度可以達到6 000～10 000℃，且伴隨著強大的雷電沖擊波，直接熔斷輸電線路，燒毀輸電線路設(shè)備，造成大面積停電。

1.2 雷擊附近由于雷電感應(yīng)產(chǎn)生過電壓

當輸電線路的附件出現(xiàn)雷擊放電現(xiàn)象時，由于雷擊而產(chǎn)生的靜電感應(yīng)作用將直接作用在輸電線路上，并由于雷電感應(yīng)作用而產(chǎn)生過電壓。在整個過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓最大值Ui為：

式中，I為雷電流幅值（kA）；kp為系數(shù)，一般取 25Ω；h為輸電線路與地面的距離（m）；d為雷擊點與輸電線路的距離（m）。

從上述計算公式可知，當雷電直接擊中輸電線路時，由于感應(yīng)作用產(chǎn)生的感應(yīng)電壓最大值可以達到300～400 kV，對35 kV及以下的輸配電線路的絕緣性造成極大的威脅，從而導致變電設(shè)備跳閘、線路大面積停電等狀況，是35 kV、10 kV輸配電線路的主要威脅。

1.3 雷電反擊過電壓的影響

當雷電作用在架空輸電線路上的桿塔或輸電線路的避雷針上時，就會在桿塔頂端或避雷針上形成作用在線路絕緣質(zhì)的雷電反擊過電壓。這是由于雷電作用在桿塔頂端或避雷針上時，形成了瞬時高壓，對輸電線路造成了反擊，從而導致跳閘、停電。這個反擊電壓的大小與雷擊電流的大小、桿塔的結(jié)構(gòu)形式、避雷針與線路距離以及接地電阻等有直接關(guān)系。

2 35 kV輸電線路防雷技術(shù)及發(fā)展趨勢

2.1 35 kV輸電線路的防雷技術(shù)

通過架設(shè)避雷線并減小避雷線的保護角，是35 kV輸電線路的主要防雷技術(shù)。通過設(shè)置避雷線，可以實現(xiàn)的功能有：（1）有效避免雷電直擊導線；（2）通過分流的方式減小當雷電集中桿塔時的雷擊電流，使得桿塔頂端的電位降低；（3）通過與導線的耦合作用，有效降低雷擊桿塔頂端的電壓；（4）形成一個電位屏蔽保護，降低導線上的感應(yīng)過電壓。通過減小避雷線的保護角能夠有效降低繞擊發(fā)生的概率，確保雷電不會因為其繞過電線而對導線形成直接擊中的現(xiàn)象。同時，當避雷線的保護角度越小時，其對輸電線路的整體遮蔽效果越佳。根據(jù)實際的運行經(jīng)驗來看，對于35 kV的輸電線路，避雷線的保護角度一般設(shè)置為20°～30°。對于在變電站與發(fā)電廠之間的高壓線路，避雷線對邊導線的保護角度一般在20°以下。但是，當線路間電壓等級下降時，這種設(shè)置避雷線的方式將會使得避雷線造價在整個線路鋪設(shè)中成本所占的比例不斷提高?；诖耍?5 kV線路通常不會在整個線路區(qū)域全線設(shè)置避雷線，而只是在發(fā)電廠、變電站的進出線段1～2 km之間設(shè)置避雷線。但是，在設(shè)置過程中要注意，所謂1～2 km的進線區(qū)段保護距離是通常情況下而言的，對于全年雷擊日超過40 d的多雷擊地區(qū)（雷擊頻繁區(qū)），則應(yīng)該適當將這個區(qū)域延長，通常要求達到3 km或更遠。同時，還應(yīng)該適當提高該區(qū)域水泥電線桿塔的耐雷擊水平（增加絕緣子的方式），盡量減少由于雷擊而導致的閃絡(luò)問題。

2.2 35 kV輸電線路防雷技術(shù)的發(fā)展趨勢

考慮到自然界的雷擊災害是隨機的、不可預測的，那么就可以順其自然，采用疏導為主的方式，通過尋找保證高壓輸電線路安全運行的通道來疏導雷擊電流即可解決問題。這時，安裝引弧間隙就成為當前高壓線路防雷的一個重要方式。設(shè)置引弧間隙，就是利用空氣間隙來對高壓線路的絕緣子進行保護，避免雷擊放電損壞絕緣子而導致燒毀變電設(shè)備、供電線路永久性故障等。根據(jù)當前部分線路的實踐情況來看，在35 kV的高壓大跨越桿塔上應(yīng)用該技術(shù)可以得到很好的防雷效果。但是，這種方法也會帶來跳閘率增加的問題?；诖?，在線路的穩(wěn)定可靠性分析過程中，對雷擊跳閘概率的標準應(yīng)該做出適當?shù)男薷摹Ｍ瑫r，還應(yīng)該適當拓展思路，采用其他形式的防雷技術(shù)。

3 10 kV配電系統(tǒng)防雷技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

3.1 10 kV配電系統(tǒng)防雷技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）10 kV配電線路防雷保護。當前在10 kV配電線路的防雷保護過程中，主要從降低桿塔接地電阻、安裝避雷器、提高絕緣水平和投入自動重合閘裝置等方式來達到防雷保護的目的。在設(shè)置過程中要注意接地裝置的安裝和設(shè)備的絕緣水平，保證避雷設(shè)備的防雷效果。（2）10 kV配電線路柱上開關(guān)的防雷。隨著我國電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，為了確保電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運行，提高網(wǎng)絡(luò)的供電穩(wěn)定性，在配電網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置了很多分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)。但是，一旦雷擊事故發(fā)生，由于桿塔開關(guān)防雷措施不足，就會導致桿塔柱上開關(guān)、避雷設(shè)備損壞?；诖?，在設(shè)置10 kV配電線路的防雷保護過程中，要注重對開關(guān)設(shè)備的防雷保護，并在開關(guān)兩側(cè)安裝避雷器以杜絕雷擊事故的發(fā)生。（3）10 kV配電線路環(huán)網(wǎng)柜防雷及電纜分支箱的雷擊保護。由于電纜分支箱具有封閉性好、抗腐蝕能力強、絕緣等級高以及連接方便、靈活的特點，因此防雷效果好，在10 kV防雷過程中得到了廣泛的應(yīng)用。當10 kV線路受到雷擊時，雷擊過電壓將會隨著線路侵入到電纜線路當中，在環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱的接頭處容易出現(xiàn)被擊穿的現(xiàn)象，進而對線路形成永久性的雷擊損壞?；诖?，在10 kV配電線路的電纜分支箱及環(huán)網(wǎng)柜中設(shè)置避雷裝置尤為重要。在選擇避雷器時應(yīng)該根據(jù)負載情況具體選擇，通常在變電站使用時選擇通用型的Y5WZ，而且應(yīng)確認環(huán)網(wǎng)柜是否為真空開關(guān)，當是真空開關(guān)時，由于在投切過程中容易產(chǎn)生過電壓，還需要另外設(shè)置過電壓吸收裝置。（4）10 kV臺區(qū)配電變壓器的防雷。10 kV臺區(qū)配電變壓器防雷的基本措施是在配電變壓器高低壓兩側(cè)安裝避雷器，安裝示意圖如圖1所示。此外，為了防止避雷器發(fā)生故障時擴大停電范圍，造成整條干線停電，建議安裝帶脫扣器的避雷器。當避雷器在異常情況下發(fā)生故障損壞時，工頻短路電流使脫扣器動作，脫扣器接地端自動脫開，使故障避雷器與系統(tǒng)脫離，保證線路正常供電。

圖1 10 kV臺區(qū)配電變壓器防雷基本配置

3.2 10 kV配電系統(tǒng)防雷技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著智能雷電定位系統(tǒng)的推廣使用，10 kV配電系統(tǒng)中也可以逐步開展雷電定位系統(tǒng)的推廣運行。雷電定位系統(tǒng)具有全自動、大面積、高精度、連續(xù)性等特點，能夠?qū)纂娺M行實時監(jiān)測，可以即時顯示雷擊發(fā)生的時間、位置、回擊次數(shù)等各種雷電參數(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)信息的共享。隨著雷電定位系統(tǒng)投入運行，在10 kV供電線路中設(shè)置雷電定位系統(tǒng)，實時掌握其準確位置、雷擊參數(shù)等，不但可以減輕線路的巡查工作量，同時還可以迅速地恢復供電，值得繼續(xù)推廣。

4 結(jié)語

本文分別以35 kV輸電線路和10 kV配電系統(tǒng)為分析對象，探討了輸配電系統(tǒng)防雷技術(shù)的應(yīng)用，對當前的防雷技術(shù)措施、防雷設(shè)備及其優(yōu)缺點進行了分析，并對未來高壓輸配電線路防雷技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了一定的展望。隨著供電網(wǎng)絡(luò)智能化進程的不斷加快，在高壓供電網(wǎng)絡(luò)中推廣實施智能雷電定位系統(tǒng)必將成為將來防雷技術(shù)的發(fā)展方向。

［1］陳天優(yōu).農(nóng)村電網(wǎng)35 kV、10 kV輸配電線路防雷措施的探討［J］.建材與裝飾，2007（12）