陳國(guó)鑫

【摘 要】10kV配電線路是城市配電系統(tǒng)的重要內(nèi)容，其防雷保護(hù)直接影響到配電線路供電的安全可靠性。本文結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)例，在介紹10kV配電線路基本情況的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了10kV配電線路現(xiàn)有的防雷問(wèn)題，并針對(duì)性提出切實(shí)有效防雷保護(hù)措施，以供實(shí)踐借鑒。

【關(guān)鍵詞】10kV；配電線路；感應(yīng)過(guò)電壓；防雷保護(hù)

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，城市電力系統(tǒng)建設(shè)得到進(jìn)一步的發(fā)展，配電線路工程數(shù)量日益增加，線路運(yùn)行的安全可靠性也成為了社會(huì)各界重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)電力系統(tǒng)故障分類統(tǒng)計(jì)顯示，雷擊事故引起的線路跳閘在10kv配電線路運(yùn)行的總跳閘次數(shù)中占有較大的比例，特別是在尤其是在途徑地形、地貌復(fù)雜，微地形、微氣候線段多、檔距大和多雷的地區(qū)。10kv配電線路在城市電力系統(tǒng)中十分常見(jiàn)，其具有分布廣，設(shè)備多，絕緣水平低的特點(diǎn)，在雷雨天氣下遭受雷擊的情況時(shí)有發(fā)生，這不僅影響到城市人們的日常生活及工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，而且也會(huì)造成其他配電設(shè)備的損壞，危及到配電線路供電的安全性。因此，電力工作者必須重視配電線路防雷保護(hù)工作，采取必要的防雷措施，盡可能避免雷擊事故的發(fā)生。

1 10kV配電線路基本情況介紹

該10kV配電線路，線路總長(zhǎng)度7.967km，其中架空線路3.821km，電纜線路4.146km，電纜化率為52%；全線桿塔數(shù)量總計(jì)70座，其中水泥桿58座，鐵塔15座；變壓器總臺(tái)數(shù)為30臺(tái)，容量共計(jì)8956kVA，其中公用變壓器5臺(tái)，容量共計(jì)1450kVA，專用變壓器27臺(tái)，容量共計(jì)7710kVA；線路上裝有兩臺(tái)柱上開(kāi)關(guān)。該10kV配電線路直線桿塔主要選用SC-210支柱型絕緣子，耐張絕緣子選用LXY1-70型玻璃絕緣子，線路的大部分線路段位于公路旁邊，小部分線路段路經(jīng)田地，以水田為主。該電線路沿主要交通要道架設(shè)，道路沿線為各大服裝廠、塑料廠等，這些工廠主要通過(guò)該配電線路供電。且線路屬于聯(lián)絡(luò)線，其在本地區(qū)配電網(wǎng)中的作用相當(dāng)重要。

2 10kV配電線路現(xiàn)有防雷問(wèn)題分析

2.1 絕緣配合存在的問(wèn)題

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研以及資料分析發(fā)現(xiàn)線路絕緣水平與電氣設(shè)備絕緣水平配合存在的問(wèn)題，是造成該線路雷害故障的主要原因之一。由于該線路電壓等級(jí)為10kV，但調(diào)研發(fā)現(xiàn)10kV線路在耐張桿塔采用兩片LXY1-70玻璃絕緣子串，跳線絕緣子采用SC-210瓷瓶，直線桿采用SC-210支柱式絕緣子，線路配電設(shè)備高壓側(cè)以及電纜入地端也僅采用單組避雷器進(jìn)行保護(hù)。

由于線路絕緣子的閃絡(luò)電壓較高，而避雷器泄流能力有限，如果在線路上因雷擊產(chǎn)生較高的雷電過(guò)電壓時(shí)，保護(hù)配電設(shè)備或電纜線路的單組避雷器可能無(wú)法將雷電流充分泄入大地，從而使得一部分雷電過(guò)電壓仍能侵入配電設(shè)備以及電纜線路側(cè)，繼而很可能造成配電設(shè)備因雷電損壞事故以及導(dǎo)致線路跳閘事故的頻繁發(fā)生。因此，這樣在變壓器和線路的絕緣配合上并不合理，使得線路遭受雷擊時(shí)，雷電過(guò)電壓得不到有效的衰減和泄放。當(dāng)侵入波入侵時(shí)，作用在變壓器上的沖擊電壓最大值往往會(huì)超過(guò)變壓器的雷電沖擊耐受值而把變壓器打壞。同時(shí)過(guò)高的雷電流也會(huì)將高壓熔斷器燒壞，造成線路跳閘。

2.2 感應(yīng)過(guò)電壓的影響

由于10kV配電線路部分線路段位于城郊，線路桿塔周圍多為水塘和水田，當(dāng)雷云對(duì)線路附近地面放電時(shí)，在大地中被雷電感應(yīng)的異號(hào)電荷迅速向雷擊點(diǎn)兩側(cè)移動(dòng)，而水的電導(dǎo)率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于周圍土壤的電導(dǎo)率，從而導(dǎo)致線路容量在遭受雷擊時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)雷過(guò)電壓而跳閘。另外，該10kV配電線路所在地區(qū)工廠企業(yè)較為集中，是重點(diǎn)的供電地區(qū)，所以這里的配電線路較為密集，線路的交叉跨越也較為復(fù)雜，因而，線路不僅受到來(lái)自雷電引起的感應(yīng)過(guò)電壓的影響，而且受到來(lái)自線路與線路之間耦合效應(yīng)引起的感應(yīng)過(guò)電壓的影響。

2.3 避雷器使用存在的問(wèn)題

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，10kV配電線路部分桿塔上還存在使用老式閥型避雷器的情況。老式閥型避雷器一旦發(fā)生事故就會(huì)被更換或花高價(jià)檢修，經(jīng)濟(jì)效益極低。運(yùn)行年久的閥型避雷器，由于密封破壞而受潮，在相電壓時(shí)電暈相當(dāng)嚴(yán)重，電暈使氧變成臭氧，臭氧很活潑，它與空氣中的氮反應(yīng)成氧化氮，遇水生成硝酸，硝酸與金屬反應(yīng)成硝酸鹽，由于氣體氧和氮的減少導(dǎo)致氣壓降低，工放電壓下降。如果閥型避雷器內(nèi)輕度受潮，外界氣溫下降，在瓷套內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，此時(shí)致使介質(zhì)電導(dǎo)大大增加。閃絡(luò)電壓驟然下降，導(dǎo)致避雷器在無(wú)過(guò)電壓下?lián)p壞。避雷器外部條件對(duì)避雷器間隙電壓分布有很大影響，可導(dǎo)致放電電壓下降。

2.4 接地引下線存在的問(wèn)題

（1）接地引下線規(guī)格不統(tǒng)一，在調(diào)研的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，存在多種樣式的接地引下線，有扁鐵和銅線等，且接地引下線連接不規(guī)范，部分接地引下線存在冗長(zhǎng)及未正確連接等問(wèn)題。

（2）居民用電護(hù)電意識(shí)不強(qiáng)，接地引下線甚至線路高壓側(cè)電線偷盜現(xiàn)象較為嚴(yán)重，該10kV配電線路大部分路段存在桿塔接地引下線斷裂、破壞的情況，初步調(diào)查應(yīng)為附近居民所為。

3 建議該10kV配電線路采取的防雷改造措施

3.1 安裝過(guò)電壓保護(hù)間隙

過(guò)電壓保護(hù)間隙制作為兩個(gè)球頭間隙，這樣可以避免配電線路使用其他形狀的間隙而出現(xiàn)的電暈損耗，角型間隙放電時(shí)，電弧會(huì)沿羊角迅速向上移動(dòng)而被拉長(zhǎng)，因而容易自行滅弧，間隙不會(huì)嚴(yán)重?zé)齻?。過(guò)電壓防雷保護(hù)間隙的作用具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

（1）保護(hù)線路絕緣子。在線路上加裝可調(diào)式保護(hù)間隙并確定間隙距離使其間隙的放電電壓低于絕緣子串放電電壓，雷電過(guò)電壓側(cè)會(huì)通過(guò)間隙優(yōu)先放電，工頻持續(xù)電流在間隙間燃燒受到電弧電動(dòng)力和風(fēng)的作用逐漸熄滅，使得絕緣子串得到保護(hù)而免限損壞。

（2）保護(hù)配電設(shè)備。由于線路絕緣水平過(guò)高造成雷電流沿著10kV線路傳播時(shí)，絕緣子不閃絡(luò)造成雷電電流缺乏泄流通道，高達(dá)75kV～200kV左右的雷電沖擊電壓從變電站10kV出線進(jìn)入變電站，而單組避雷器的泄流保護(hù)作用有限，容易作用于變壓器將會(huì)導(dǎo)致主變壓器損壞。

（3）保護(hù)變電站10kV出線段。在變電站10kV出線側(cè)的前5基桿塔上加裝可調(diào)式保護(hù)間隙，并設(shè)定間隙距離使得其能將雷電過(guò)電壓值限制在65kV左右，從而可使得通過(guò)10kV線路流向變電站主變的雷電過(guò)電壓幅值低于變壓器的耐雷電沖擊電壓水平，可以有效保護(hù)主變壓器，使其不受沿變電站10kV出線侵入的雷電過(guò)電壓及跳閘事故頻繁發(fā)生。

3.2 設(shè)計(jì)桿塔的接地裝置

通過(guò)加裝可調(diào)式防雷保護(hù)間隙的措施來(lái)解決線路雷擊閃絡(luò)以及改善線路絕緣配合的問(wèn)題的時(shí)候，為保護(hù)雷電流快速有效的能夠通過(guò)保護(hù)間隙泄入大地，可調(diào)式防雷保護(hù)間隙的工頻接地電阻應(yīng)小于30Ω，因此建議加裝可調(diào)式防雷保護(hù)間隙的桿塔加裝接地裝置來(lái)保證保護(hù)間隙的泄流效果，降低雷電沖擊電阻、減小線路遭受感應(yīng)雷以及直擊雷時(shí)的雷電過(guò)電壓峰值，進(jìn)一步保證配電設(shè)備以及配電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)該10kV配電線路附近大多為公路、耕地以及水田，且由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)得土壤電阻率在300Ω·m以下，依據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，筆者設(shè)計(jì)并經(jīng)過(guò)相關(guān)計(jì)算后建議對(duì)加裝可調(diào)保護(hù)間隙的水泥桿塔采用以下接地裝置方案：可采取直接在桿塔旁打入3根2m長(zhǎng)50×50×5mm的角鋼作為垂直接地極（垂直接地極水平依次展開(kāi)，極間距離為3m），然后用準(zhǔn)16mm的圓鋼組成水平接地體連接3根垂直接地極組成組合電極的方法構(gòu)成可調(diào)式保護(hù)間隙的接地裝置，然后再將其與可調(diào)式防雷保護(hù)間隙的接地引下線（準(zhǔn)16mm的圓鋼）相連。

3.3 加裝避雷器

（1）在配電變壓器低壓側(cè)加裝避雷器。與高壓側(cè)避雷器、變壓器外殼和低壓側(cè)中性點(diǎn)一起接地，形成“四點(diǎn)共地”。低壓側(cè)安裝避雷器主要有兩種方式，第一種安裝在低壓總?cè)蹟嗥髑岸?，主要用于保護(hù)變壓器；第二種安裝在各線路出線前端，主要用于保護(hù)出線電能表與電力設(shè)備。低壓避雷器的接地線必須接在變壓器零線出線的首端。因?yàn)槟壳芭潆娮儔浩鞫佳b有低壓電流型漏電保護(hù)器，電流型保護(hù)器不允許其后的零線重復(fù)接地，也就是低壓避雷器不適宜安裝在保護(hù)器后面，如果保護(hù)器停用，避雷器沒(méi)有接地，起不到避雷保護(hù)作用。因此，作為出線保護(hù)的低壓避雷器應(yīng)該分別裝設(shè)在各個(gè)保護(hù)器的前端。

（2）在刀閘開(kāi)關(guān)兩側(cè)安裝避雷器。由于10kV配電線路由架空線路與電纜線路組成，為了方便線路的維護(hù)，在部分桿塔上的架空線路與電纜結(jié)合處安裝了刀閘開(kāi)關(guān)，這對(duì)保證配電網(wǎng)運(yùn)行方式的靈活性，提高配電網(wǎng)的供電可靠性起到了很大的作用。然而實(shí)際中卻往往忽略了這些開(kāi)關(guān)設(shè)備的防雷保護(hù)措施，在刀閘開(kāi)關(guān)處有些沒(méi)有安裝避雷器保護(hù)，或者僅僅在開(kāi)關(guān)的一側(cè)裝設(shè)避雷器保護(hù)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，將會(huì)造成雷電波的全反射，在雷害事故發(fā)生時(shí)造成開(kāi)關(guān)設(shè)備自身的損壞，因此，開(kāi)關(guān)設(shè)備自身的防雷保護(hù)是配電線路中防雷保護(hù)非常重要的一部分，應(yīng)該在開(kāi)并或刀閘兩側(cè)安裝避雷器對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，消除在防雷保護(hù)上存在的缺陷。

（3）將閥型避雷器更換為氧化鋅避雷器。根據(jù)實(shí)際情況，可有選擇性的將部分閥型避雷器更換為氧化鋅避雷器，以期達(dá)到更好的防雷效果。

3.4 保護(hù)好接地引下線

為保護(hù)好接地引下線，線路運(yùn)行維護(hù)單位應(yīng)加強(qiáng)用電安全宣傳，在群眾中做好有關(guān)電力設(shè)施重要性的宣傳工作。另外，供電單位應(yīng)加強(qiáng)線路的巡視工作，配合保安部門(mén)打擊對(duì)電力基礎(chǔ)設(shè)施的偷盜行為。最后可根據(jù)實(shí)際情況，選擇性的用扁鐵代替接地引下線的地上部分，并使其緊固，從而降低電力基礎(chǔ)設(shè)施被破壞、偷盜的幾率，提高配電線路的運(yùn)行可靠性。

4 結(jié)論

配電線路防雷保護(hù)工作是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，對(duì)城市電網(wǎng)的日常供電有著較大的影響。因此，電力工作者必須意識(shí)到配電線路防雷保護(hù)工作的重要性，深入了解線路雷擊事故發(fā)生的原因，并結(jié)合電站的實(shí)際情況，制定出一系列切實(shí)有效的防雷保護(hù)措施，以避免雷擊事故的出現(xiàn)，確保配電線路的正常運(yùn)行。

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[責(zé)任編輯：丁艷]