配电网安全运行的防雷措施探讨

程志林

（广东电网肇庆供电局，广东 肇庆 526070）

配电网安全运行的防雷措施探讨

程志林

（广东电网肇庆供电局，广东 肇庆 526070）

分析雷电产生机理及雷击过电压形式，指出感应雷过电压是配电网安全运行的雷害事故的主要原因。架空线防雷是配电网防雷的关键，需要从降低架空配电线路闪络概率、防止雷击架空绝缘线路断线、避雷器与间隙配合、选用恰当的中性点运行方式、降低配电设备接地电阻并加强防雷保护多方位采取措施，提高供电可靠性。

架空线路；过电压；防雷措施

架空线是裸露在大自然中，是雷害影响配电网安全运行最主要因素。据肇庆地区跳闸事故统计，雷电引起的跳闸事故次数占所有跳闸事故的76％。在一些土壤电阻高、地形复杂、雷害多发的地区，雷害对配电网安全运行的威胁就更为明显。尽管经过多年改造，肇庆地区城乡电网状况得到极大的改善，但在雷电活动频繁地区，雷击事故并没根本的好较，严重影响供电可靠性。因此，解决配电网线路的雷害依然是电力生产一线工程师迫切的课题。

1 配电路线感应雷过电压

1.1 雷电的产生原理

带电荷的雷云是引起雷电放电的唯一原因，或雷云内部放电、或雷云之间放电或雷云对大地放电，通常研究的雷害是指雷云对大地放电。雷云对地放电过程分为先导放电阶段、主放电阶段、余光放电阶段。由于雷云对大地的静电感应，在雷云负电荷与大地正电荷越积越多，开成巨大的电容器，此电容器的电场强度达到一定程度产生击穿，一段指向大地的导电通道便打开了，这导电通道便是雷电先导，一段接一段的向前推进，当下行先导与地面发出的迎面先导相遇时实现正负极“中和”，产生巨大的瞬时电流，伴随着闪电与雷鸣的出现，这就是主放电阶段。主放电结束后，云中还带有残余的电荷也会经过导电通道流下来，电流约数百安，持续时间相对长，这阶段称为余光放电阶段。雷云分布不均匀还会引起第二个、第三个甚至更多的电荷中心向第一个电荷中心放电，由经第一个导电通道流过大地，但电流相对较小。

1.2 配电线路雷击过电压形式

直击雷过电压和感应雷过电压是配电线路遭受雷害的两种过电压形式。直击雷过电压是指雷云直接击中配电网的电力装置、杆搭，伴随着巨大的电流经过被击物体流入大地，致使极高的电压降产生。感应雷过电压是雷电击中大地时，处于击中点附近的线路会因电磁感应而产生过电压的现象。据肇庆供电局近五年来的雷害事故统计，10kV架空配电线路遭受雷击事故中，由雷击产生的线路闪络或故障，75％是由于感应雷过电压引起的，25％是由于直击雷引起的。由此可见，架空配电路线雷击形式主要是感应雷过电压，感应雷过电压及其防雷措施是研究本文的重点。

1.3 感应雷过电压产生及危害

雷云同时存在正负两极雷电，但主要以负雷电为主。在负雷电在雷云放电开始前已经向大地发展先导放电，在清电感应的作用下，处于雷云与先导通道电场中的线路也会产生沿导线方向的电场，在场强的作用下，导线靠近先导一侧形成束缚电荷，并向两端运动，经中性点我泄漏电导流入大地。当雷云对地放电，先导通道负电荷迅速中和，导线束缚电荷被释放，沿导线形成感应雷过电压，这种静电压突然消失而引起的感应过电压是感应雷过电压的静电分量。雷电通道中的雷电流在通道空间建立的强大电磁场变化产生的高压称为感应雷过电压的电磁分量。静电分量比电磁分量要大很多，在感应雷过电压幅值构成上，主要是看静电分量的影响。

肇庆市10kV架空配电线路绝大多数绝缘子少，绝缘水平低，容易受雷害影响导致绝缘子闪络或者三相导线对地闪络。多数架空配电网采用中性点不接地的接地方式，在发生断续性的弧光接地就会引起非常高的弧光过电压，导致整个配电网中的绝缘薄弱设备都可能被放电击穿，引发安全事故。当感应雷过电压沿线侵入配电室或窜入低压系统时，情况现危险，不但损坏设备、造成停电事故，还威助人员的人身安全。

2 架空配电线路防雷措施

2.1 降低架空配电线路闪络概率措施

由于雷云活动与放电形式原因，感应雷过电压尽管幅值小，但变化较大，容易造成绝缘击穿。线路雷击闪络概率跟感应过电压与配电线路绝缘水平密切相关，用统计方法计算，可能认为每个区间雷击并引起绝缘子闪络的次数叠加可得到全年雷击的闪络次数。由于配电线路绝缘水平较低，且还有采用塔多回路技术，受到线路间电气距离的影响，一旦其中一会路线遭受雷害后，发生绝缘子对地击穿，那么在工频电流影响下，持续的接地电弧使得空气发生光游离与热游离，引发短距离的其他回路发生接地事故，更严重的会引起多回路同时跳闸。针对这种情况，可以采取将绝缘导线代替裸线、更换绝缘子型号、增加绝缘子片数、增加绝缘子绝缘皮等等措施，增强路线的绝缘水平，降低感应雷过电压造成线路闪络的概率，提高配电线路供电可靠性。

2.2 防止雷击架空绝缘线路断线措施

架空绝缘导线处于电缆和架空裸线之间，既能降低树矛盾，又远低于电缆的投资。但当发生雷电过电压闪络时，引起数千安培工频续流，高温弧根被固定在绝缘层的击穿灼烧，使其脆化，降低导线拉断强度；绝缘子闪络在电弧通道上也会形成绝缘皮全针孔，导线表现产生纹痕；弧根产生的电磁推力与工频短路电流的平方成正比，加上导线截面自身受到重力和张力的作用，使得导线受到多种力的作用。以上多种原因会导致架空绝缘导线在感应雷过电压下发生整体断裂。

针对雷击架空绝缘线路断线机理，应该采取三点预防措施：第一，安装避雷器。借鉴输电路线安装避雷器的实践防雷效果，可以在架空线路配电路线也使用此方法。选用目前较为先进、认可度比较高且免维护的氧化锌避雷器，安排在配电路线容易遭受雷害段以及配电变压品、柱上开关等配电设备，对配电线路进行全面的保护；第二，提高线路局部的绝缘水平。为提高线路的冲击放电电压，采用架空绝缘导线固定处加厚绝缘的方式；第三，并联放电间隙在绝缘子之间，使得间隙的放电电压大于绝缘子的冲击电压，使得线路雷电放电只在保护间隙之间发生，防止绝缘导线绝缘层被击穿。

2.3 避雷器与间隙配合保护线路

安装避雷器是保护架空配电线路的非常好措施，但在实践中大量使用避雷器，不仅成本高，而且运行维护困难，因此，应该是有选择性地安装避雷器，如在架空绝缘线与电缆转换处安装，在配电变压器、刀闸、柱上开关等重要设备处安装，在雷害事故多发段安装，线路T接处、分支处杆塔安装等。同时要科学设计保护间隙，配合避雷器保护配电线路。设计保护间隙时应当达到两方面要求：一是设计保护间隙要耐受操作过电压，不应被正常系统预测的操作过电压所击穿；二是保护间隙距离要满足雷击线路闪络时迅速捕捉电弧根部，将故障电流引入大地，使得电弧尽可能不接触到绝缘子表面，从而起到保护导线、绝缘子、线路零部件的作用。配电网安装保护间隙还有解决绝缘线路纷雷击损伤、避免绝缘子长时间爬弧而烧伤、有利于提高 重合闸的重合成功率、运行维护也简介，可以用肉眼进行检查。

2.4 选用恰当的中性点运行方式

10kV架空配电路线的雷击建弧率与中性点运行方工密切相关，实践表明，采用科学的中性点运行方式，可以有效地降低配电路线的雷击建弧率。选用恰当的中性点运行方式需要从三个方面发出：

第一，可以采用消弧线圈补偿工频续流方法。配电线路选用中性点经消弧线圈接地的中性点运行方式，配电网的单相接地电流得到自动补偿装置实时的自动补偿，使得接地电弧小于熄弧零临界值，以达到熄灭的目的，有效地降低了电弧的建弧率。

第二，安装自动跟踪补偿消弧装置。长期的实践证明，在电容电流超过10A的配电网安装自动跟踪补偿消弧装置可以有效地将残流控制在10A以下，熄灭接地电弧，控制弧光接地过电压的发生，这是解决长期以来因雷电过电压引起的配电网弧光接地过电压与铁磁谐振过电压的可靠措施。

第三，根据不同网络结构选用不同的中性点接地方式。如纯架空配电线路时宜采用消弧线圈；架空线与电缆混合中，当电缆占总长度50％时，慎投消弧线圈；当电缆占总长度70％以就当采用经小电阻接地和配合零序保护方式运行。

2.5 降低配电设备接地电阻并加强防雷保护

在配电线路运行中，降低接地电阻通常有水平接地体和施加降阻剂进行降阻的两种方法。水平接地体是最常见的降阻方式，但在高土壤电阻率和干旱地区效果不明显，而且容易腐蚀，使用年限比较短。施加降阻剂进行降阻是水平接地体方式的一个很好的补充，在水平接地体周围施加高效膨润土降阻防腐剂，相当于增大接地体截面，具有很强的吸水性和保水性，并随时间而渗透与扩散，有效降低接地土壤的电阻。另外，还需要加强如配电变压器、柱上开关、电缆分接箱等配电设备的防雷保护，选用一些体积小、重量轻、易安装且具有防水、耐污、防爆和密封性能好避雷器进行防雷保护，配电变压器要求执行“三点共一地”的接地方法等等。

3 结语

架空配电线路能否安全运行，关键在于防雷措施是否到位。雷害事故的发生是由多方面原因共同造成的，防雷措施需要全方位的考虑，降低架空配电线路闪络概率、防止雷击架空绝缘线路断线、避雷器与间隙配合、选用恰当的中性点运行方式、降低配电设备接地电阻并加强防雷保护等措施在一定程度上达到防雷的目的，但要永绝雷患，还需要更深入的研究。

[1]陈维江.防止10kv架空绝缘导线雷击断线用穿刺型防弧金具的研究[J].电网技术，2005（20）.

[2]王宇，杨文彦.配电变压器防雷保护措施分析[J].贵州电力技术，2006（03）.

程志林（1960—）男，广东肇庆人，主要从事：配电线路运行维护管理工作。