10kV线路雷害及防雷措施研究

赵爱华+黄爱华

摘 要：随着我国城镇化建设的加快，10 kV线路工程技术取得了多项突破，但雷击断线事故依然时有发生，给市民用电带来很大的不便。就10 kV线路雷害的原因和防雷措施进行了探讨，希望对相关单位有所启发。

关键词：10 kV输电线路；雷击；防雷措施；电磁场

中图分类号：TM862+.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）22-0053-02

我国约70%的城镇采用10 kV输电线路，且大面积采用了投资低、铺设快的绝缘导线代替了传统的裸导线，从而加快了施工速度，降低了工程成本。但雷害事故依旧频繁发生，尤其是在雷雨较多的季节。相关数据显示，在10 kV绝缘导线的故障中，雷害导致的故障数占总故障数的37.8%，其中，雷害造成断电的故障率达到了96%. 因此，研究线路的防雷措施十分必要。

1 雷电的形成和形式

1.1 雷电的形成

雷电多数在积雨云中形成。大气中的粉尘、雨滴等微粒会随温度和对流活动不停浮动，在浮动过程中摩擦产生电荷，电荷集聚形成正电荷云层、负电荷云层，电云层产生强大的电磁场，通过静电感应使距离云层较近的金属导体带上异性电荷；随着电荷的不断累积，电云层的电压逐渐加大，而当带有电荷的电云层与大地上的金属凸起物接近到某一程度时，电云层与金属凸起物之间的空气就会被击穿，发生强烈的尖端放电，温度瞬间将上升到2 000 ℃，周围空气也会随之急剧膨胀，发出巨大的响声和耀眼的闪光，这就是自然界的闪电和雷鸣，即我们常说的雷电。

1.2 雷电的危害形式

1.2.1 直击雷电

直击雷电即最常见的树枝状闪电，它直接从天空的电云层延伸到地面凸起物，可以瞬间击伤、击毙人畜。强大的电流透过地面凸起物进入大地，在雷击点与雷击点相连的金属部分之间产生极高的对地电压，进而造成电弧触电事故。

1.2.2 雷电感应

雷电感应一般分为静电感应和电磁感应。静电感应是在电云层接近地面凸起物时，地面凸起物顶部感应出大量异性电荷的现象；电磁感应是电云层对地面凸起物放电后，巨大电流产生的极速变化的电磁场所致，这种极速变化的电磁场能让位于其中或附近的金属导体产生很高的感应电压，造成二次放电，进而大规模损坏电气设备，这是造成10 kV输电线路故障的主要原因。

1.2.3 雷电波

雷电波即雷电冲击波，通常由直击雷电产生。当电云层与地面金属凸起物的非顶端部位产生放电后，集聚在顶端的电荷会瞬间释放雷电波，雷电波在架空的线路、金属管道上产生冲击电压并迅速传播，进而大面积毁坏电气设备的绝缘层，导致短路，最终造成严重故障。

2 雷击对10 kV线路的危害

2.1 雷击危害

直击雷、雷电感应和雷电波会在线路上产生感应过电压，会击穿三相线路绝缘子的薄弱处向铁塔横担放电形成雷击闪络，进而破坏导线绝缘层。当三相线路的感应过电压差异较大时，就会在雷击闪络通道上形成工频续流，随之产生的高温会烧断输电线路。

2.2 产生雷击故障的原因

当线路与电云层之间的距离<65 m时，雷电会直接击中线路杆塔或线路。如果线路周围有建筑物、树木等遮掩物体，则线路受雷击的概率会降低。在线路遭受的雷击中，22%是直击雷，其多发生在空旷地区，31%以上的直击电流>20 kA；69%是由雷电感应、雷电波引发得危害，其中，90%的感应电流在1 kA左右。因此，造成线路故障的主要雷害是雷电感应和雷电波。

雷击发生时，瞬间变化的电磁场和雷电波会在架空的三相导线上产生感应过电压。通常情况下，雷电的主放电有一段累积的过程，因此，导线上的感应电荷并不是在一瞬间释放完的，而是逐渐释放的。我们小组以雷击地面点到导线的距离为变量，以最新的DL/T 671—2010标准为依据，在平均雷暴日>19 d的地区测试10 kV线路的感应电流。在10 kV线路的架空高度方面，我们选用了各地的平均值10 m，年雷暴日以40 d计算。

我国大部分地区雷电感应电流>100 kA的概率约为7%. 因此，防雷时应考虑≤100 kA时雷电对线路的影响。由表1可知，在雷击点距离线路65 m处、感应电流为100 kA时，10 kV线路的感应过电压为383.8 kV，远超过了现有输电线路绝缘子的承受能力，很容易发生闪络，进而形成工频电弧和工频续流烧断导线。

3 10 kV线路的防雷措施

根据10 kV线路雷害的成因，经过不断探索，笔者认为可以从以下3个方面采取措施，防止雷击损坏线路。

3.1 研发新型绝缘子

引进新技术，开发新型绝缘子，以提高绝缘子的耐压能力。

3.2 降低杆塔的接地电阻

应采用地线并联的方式或采用电阻较低的金属导线降低杆塔的接地电阻，从而增加雷击感应电流的通过性，使感应电流更容易流入地下，最终降低雷击的跳闸频率，提高线路的耐雷能力。

3.3 安装引雷设备

在危险区域安装引雷装置时，应变被动防雷为主动防雷。在危险雷击点附近安装较高的引雷针等设备时，应提前释放雷电，从而大大减少雷电对线路的危害。

4 结束语

综上所述，10 kV线路是我国的主要配电线路之一，做好10 kV线路的雷害分析和防雷工作有重要的意义。雷电的发生无法控制，但我们可通过分析雷害的成因，调整线路布置，增设防雷、引雷装置，从而尽可能地减少雷害发生。

参考文献

[1]芮敏雷.浅析10 kV线路防雷措施[J].管理学家，2013（22）.

[2]李燕鹏.10 kV配网雷击故障分析及防范对策[J].商品与质量·建筑与发展，2014（07）.

[3]李华斌.10 kV配电线路防雷措施分析研究[J].科学时代，2014（06）.

〔编辑：张思楠〕

摘 要：随着我国城镇化建设的加快，10 kV线路工程技术取得了多项突破，但雷击断线事故依然时有发生，给市民用电带来很大的不便。就10 kV线路雷害的原因和防雷措施进行了探讨，希望对相关单位有所启发。

关键词：10 kV输电线路；雷击；防雷措施；电磁场

中图分类号：TM862+.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）22-0053-02

我国约70%的城镇采用10 kV输电线路，且大面积采用了投资低、铺设快的绝缘导线代替了传统的裸导线，从而加快了施工速度，降低了工程成本。但雷害事故依旧频繁发生，尤其是在雷雨较多的季节。相关数据显示，在10 kV绝缘导线的故障中，雷害导致的故障数占总故障数的37.8%，其中，雷害造成断电的故障率达到了96%. 因此，研究线路的防雷措施十分必要。

1 雷电的形成和形式

1.1 雷电的形成

雷电多数在积雨云中形成。大气中的粉尘、雨滴等微粒会随温度和对流活动不停浮动，在浮动过程中摩擦产生电荷，电荷集聚形成正电荷云层、负电荷云层，电云层产生强大的电磁场，通过静电感应使距离云层较近的金属导体带上异性电荷；随着电荷的不断累积，电云层的电压逐渐加大，而当带有电荷的电云层与大地上的金属凸起物接近到某一程度时，电云层与金属凸起物之间的空气就会被击穿，发生强烈的尖端放电，温度瞬间将上升到2 000 ℃，周围空气也会随之急剧膨胀，发出巨大的响声和耀眼的闪光，这就是自然界的闪电和雷鸣，即我们常说的雷电。

1.2 雷电的危害形式

1.2.1 直击雷电

直击雷电即最常见的树枝状闪电，它直接从天空的电云层延伸到地面凸起物，可以瞬间击伤、击毙人畜。强大的电流透过地面凸起物进入大地，在雷击点与雷击点相连的金属部分之间产生极高的对地电压，进而造成电弧触电事故。

1.2.2 雷电感应

雷电感应一般分为静电感应和电磁感应。静电感应是在电云层接近地面凸起物时，地面凸起物顶部感应出大量异性电荷的现象；电磁感应是电云层对地面凸起物放电后，巨大电流产生的极速变化的电磁场所致，这种极速变化的电磁场能让位于其中或附近的金属导体产生很高的感应电压，造成二次放电，进而大规模损坏电气设备，这是造成10 kV输电线路故障的主要原因。

1.2.3 雷电波

雷电波即雷电冲击波，通常由直击雷电产生。当电云层与地面金属凸起物的非顶端部位产生放电后，集聚在顶端的电荷会瞬间释放雷电波，雷电波在架空的线路、金属管道上产生冲击电压并迅速传播，进而大面积毁坏电气设备的绝缘层，导致短路，最终造成严重故障。

2 雷击对10 kV线路的危害

2.1 雷击危害

直击雷、雷电感应和雷电波会在线路上产生感应过电压，会击穿三相线路绝缘子的薄弱处向铁塔横担放电形成雷击闪络，进而破坏导线绝缘层。当三相线路的感应过电压差异较大时，就会在雷击闪络通道上形成工频续流，随之产生的高温会烧断输电线路。

2.2 产生雷击故障的原因

当线路与电云层之间的距离<65 m时，雷电会直接击中线路杆塔或线路。如果线路周围有建筑物、树木等遮掩物体，则线路受雷击的概率会降低。在线路遭受的雷击中，22%是直击雷，其多发生在空旷地区，31%以上的直击电流>20 kA；69%是由雷电感应、雷电波引发得危害，其中，90%的感应电流在1 kA左右。因此，造成线路故障的主要雷害是雷电感应和雷电波。

雷击发生时，瞬间变化的电磁场和雷电波会在架空的三相导线上产生感应过电压。通常情况下，雷电的主放电有一段累积的过程，因此，导线上的感应电荷并不是在一瞬间释放完的，而是逐渐释放的。我们小组以雷击地面点到导线的距离为变量，以最新的DL/T 671—2010标准为依据，在平均雷暴日>19 d的地区测试10 kV线路的感应电流。在10 kV线路的架空高度方面，我们选用了各地的平均值10 m，年雷暴日以40 d计算。

我国大部分地区雷电感应电流>100 kA的概率约为7%. 因此，防雷时应考虑≤100 kA时雷电对线路的影响。由表1可知，在雷击点距离线路65 m处、感应电流为100 kA时，10 kV线路的感应过电压为383.8 kV，远超过了现有输电线路绝缘子的承受能力，很容易发生闪络，进而形成工频电弧和工频续流烧断导线。

3 10 kV线路的防雷措施

根据10 kV线路雷害的成因，经过不断探索，笔者认为可以从以下3个方面采取措施，防止雷击损坏线路。

3.1 研发新型绝缘子

引进新技术，开发新型绝缘子，以提高绝缘子的耐压能力。

3.2 降低杆塔的接地电阻

应采用地线并联的方式或采用电阻较低的金属导线降低杆塔的接地电阻，从而增加雷击感应电流的通过性，使感应电流更容易流入地下，最终降低雷击的跳闸频率，提高线路的耐雷能力。

3.3 安装引雷设备

在危险区域安装引雷装置时，应变被动防雷为主动防雷。在危险雷击点附近安装较高的引雷针等设备时，应提前释放雷电，从而大大减少雷电对线路的危害。

4 结束语

综上所述，10 kV线路是我国的主要配电线路之一，做好10 kV线路的雷害分析和防雷工作有重要的意义。雷电的发生无法控制，但我们可通过分析雷害的成因，调整线路布置，增设防雷、引雷装置，从而尽可能地减少雷害发生。

参考文献

[1]芮敏雷.浅析10 kV线路防雷措施[J].管理学家，2013（22）.

[2]李燕鹏.10 kV配网雷击故障分析及防范对策[J].商品与质量·建筑与发展，2014（07）.

[3]李华斌.10 kV配电线路防雷措施分析研究[J].科学时代，2014（06）.

〔编辑：张思楠〕

摘 要：随着我国城镇化建设的加快，10 kV线路工程技术取得了多项突破，但雷击断线事故依然时有发生，给市民用电带来很大的不便。就10 kV线路雷害的原因和防雷措施进行了探讨，希望对相关单位有所启发。

关键词：10 kV输电线路；雷击；防雷措施；电磁场

中图分类号：TM862+.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）22-0053-02

我国约70%的城镇采用10 kV输电线路，且大面积采用了投资低、铺设快的绝缘导线代替了传统的裸导线，从而加快了施工速度，降低了工程成本。但雷害事故依旧频繁发生，尤其是在雷雨较多的季节。相关数据显示，在10 kV绝缘导线的故障中，雷害导致的故障数占总故障数的37.8%，其中，雷害造成断电的故障率达到了96%. 因此，研究线路的防雷措施十分必要。

1 雷电的形成和形式

1.1 雷电的形成

雷电多数在积雨云中形成。大气中的粉尘、雨滴等微粒会随温度和对流活动不停浮动，在浮动过程中摩擦产生电荷，电荷集聚形成正电荷云层、负电荷云层，电云层产生强大的电磁场，通过静电感应使距离云层较近的金属导体带上异性电荷；随着电荷的不断累积，电云层的电压逐渐加大，而当带有电荷的电云层与大地上的金属凸起物接近到某一程度时，电云层与金属凸起物之间的空气就会被击穿，发生强烈的尖端放电，温度瞬间将上升到2 000 ℃，周围空气也会随之急剧膨胀，发出巨大的响声和耀眼的闪光，这就是自然界的闪电和雷鸣，即我们常说的雷电。

1.2 雷电的危害形式

1.2.1 直击雷电

直击雷电即最常见的树枝状闪电，它直接从天空的电云层延伸到地面凸起物，可以瞬间击伤、击毙人畜。强大的电流透过地面凸起物进入大地，在雷击点与雷击点相连的金属部分之间产生极高的对地电压，进而造成电弧触电事故。

1.2.2 雷电感应

雷电感应一般分为静电感应和电磁感应。静电感应是在电云层接近地面凸起物时，地面凸起物顶部感应出大量异性电荷的现象；电磁感应是电云层对地面凸起物放电后，巨大电流产生的极速变化的电磁场所致，这种极速变化的电磁场能让位于其中或附近的金属导体产生很高的感应电压，造成二次放电，进而大规模损坏电气设备，这是造成10 kV输电线路故障的主要原因。

1.2.3 雷电波

雷电波即雷电冲击波，通常由直击雷电产生。当电云层与地面金属凸起物的非顶端部位产生放电后，集聚在顶端的电荷会瞬间释放雷电波，雷电波在架空的线路、金属管道上产生冲击电压并迅速传播，进而大面积毁坏电气设备的绝缘层，导致短路，最终造成严重故障。

2 雷击对10 kV线路的危害

2.1 雷击危害

直击雷、雷电感应和雷电波会在线路上产生感应过电压，会击穿三相线路绝缘子的薄弱处向铁塔横担放电形成雷击闪络，进而破坏导线绝缘层。当三相线路的感应过电压差异较大时，就会在雷击闪络通道上形成工频续流，随之产生的高温会烧断输电线路。

2.2 产生雷击故障的原因

当线路与电云层之间的距离<65 m时，雷电会直接击中线路杆塔或线路。如果线路周围有建筑物、树木等遮掩物体，则线路受雷击的概率会降低。在线路遭受的雷击中，22%是直击雷，其多发生在空旷地区，31%以上的直击电流>20 kA；69%是由雷电感应、雷电波引发得危害，其中，90%的感应电流在1 kA左右。因此，造成线路故障的主要雷害是雷电感应和雷电波。

雷击发生时，瞬间变化的电磁场和雷电波会在架空的三相导线上产生感应过电压。通常情况下，雷电的主放电有一段累积的过程，因此，导线上的感应电荷并不是在一瞬间释放完的，而是逐渐释放的。我们小组以雷击地面点到导线的距离为变量，以最新的DL/T 671—2010标准为依据，在平均雷暴日>19 d的地区测试10 kV线路的感应电流。在10 kV线路的架空高度方面，我们选用了各地的平均值10 m，年雷暴日以40 d计算。

我国大部分地区雷电感应电流>100 kA的概率约为7%. 因此，防雷时应考虑≤100 kA时雷电对线路的影响。由表1可知，在雷击点距离线路65 m处、感应电流为100 kA时，10 kV线路的感应过电压为383.8 kV，远超过了现有输电线路绝缘子的承受能力，很容易发生闪络，进而形成工频电弧和工频续流烧断导线。

3 10 kV线路的防雷措施

根据10 kV线路雷害的成因，经过不断探索，笔者认为可以从以下3个方面采取措施，防止雷击损坏线路。

3.1 研发新型绝缘子

引进新技术，开发新型绝缘子，以提高绝缘子的耐压能力。

3.2 降低杆塔的接地电阻

应采用地线并联的方式或采用电阻较低的金属导线降低杆塔的接地电阻，从而增加雷击感应电流的通过性，使感应电流更容易流入地下，最终降低雷击的跳闸频率，提高线路的耐雷能力。

3.3 安装引雷设备

在危险区域安装引雷装置时，应变被动防雷为主动防雷。在危险雷击点附近安装较高的引雷针等设备时，应提前释放雷电，从而大大减少雷电对线路的危害。

4 结束语

综上所述，10 kV线路是我国的主要配电线路之一，做好10 kV线路的雷害分析和防雷工作有重要的意义。雷电的发生无法控制，但我们可通过分析雷害的成因，调整线路布置，增设防雷、引雷装置，从而尽可能地减少雷害发生。

参考文献

[1]芮敏雷.浅析10 kV线路防雷措施[J].管理学家，2013（22）.

[2]李燕鹏.10 kV配网雷击故障分析及防范对策[J].商品与质量·建筑与发展，2014（07）.

[3]李华斌.10 kV配电线路防雷措施分析研究[J].科学时代，2014（06）.

〔编辑：张思楠〕