山区10kV配电线路雷电故障分析

摘要：本文通过对10kV配电线路雷电故障的分析，对其发生的原因及其防范措施进行了探讨，用陕西省地方电力系统宁陕供电分公司10kV关五线发生的雷电故障案例，指出雷电活动对电网造成的安全危害，提出线路防雷保护措施，以确保电网的安全、经济、可靠、稳定运行。

关键词：10kV配电线路  实例分析  防雷措施

0 引言

宁陕县地处秦岭南麓中段，总面积3678平方公里，其中山林地占96.41%，平、缓坡地2.73%，水域占0.8%，俗称“九山半水半分田”，10kV配电线路走径多在高山峻岭之中，地形地貌复杂，气候变化多端，常年气候温暖湿润，多数地区雷电日在30个左右，尤其是夏季，个别地区气象条件复杂，雷电活动比较频繁，进而在一定程度上容易引发输电线路跳闸。近年来，宁陕供电分公司通过降低接地电阻、提高线路绝缘水平等一系列行之有效的常规防雷方法，取得一定的效果。但是，对于一部分线路，由于所在土壤的电阻率比较高，降低接地电阻存在一定难度，并且费用相对比较高、工作量比较大，在防治雷害方面，缺乏必要的措施。在这种情况下，有必要研究分析不受条件限制的线路防雷措施，综合运用线路避雷器、降低杆塔接地电阻等，结合雷击形式的实际情况，进而在一定程度上提高防雷效果。

1 雷电的产生及雷击分类

所谓雷电是指，天空中带异种电荷的雷云相互碰撞进而产生瞬间剧烈放电现象。雷电对大地上的物体造成的雷击主要分为两种：

①直击雷

大地上的某一点或某一地上物受到带电云层的猛烈放电，这种放电产生的破坏力非常大。对于10kV及以下的配电线路和设备来说，根据国家有关防雷规程，不需要单独架设相应的避雷线或装设避雷针等防雷措施，这是因为只有极少的雷电能够直接击中配电线路。

②感应雷雷击过电压

在发生雷云放电前，线路上正电荷被吸引到靠近电场突变点附近的导线上，进而在一定程度上成为束缚电荷，对于负电荷来说，由于遭到排斥而向两侧运动;雷云开始放电后，迅速中和负电荷，此时正电荷逐渐丧失束缚力，以电压波的形式迅速向两端传播，形成静电感应过电压。

2 10kV配电线路雷击故障原因

通常情况下，多种原因都可能导致10kV配电线路发生绝缘子击穿或爆裂、断线、配变烧毁等雷击事故。雷击事故与雷击线路之间存在较大的关系，而且与设备自身存在的缺陷也有一定的关系，其原因主要包括：

2.1 装设的绝缘子质量不过关

在质量方面，P-15、P-20针式绝缘子存在缺陷，宁陕地区近一、两年来，雷击针式绝缘子爆裂事故频频发生，进而在一定程度上造成10kV线路接地或相间短路。

2.2 10kV线路防雷措施不足

近几年，宁陕地区为了确保输电线路的安全，许多线路的配电变压器都换成氧化锌避雷器，但是，一些较长的10kV架空线路依然没有安装这种避雷器。

2.3 避雷器接地装置不合格

输电线路安装的接地装置不合格，其接地电阻值超过10欧，这种接地装置的泄流能力比较低，当发生雷击时，其电流不能快速流入大地。

3 实例分析

2013年7月6日14：23分，宁陕供电分公司关口变电站124关五线零序保护告警，电压监测情况为A相电压为0kV、B相为10.1kV、C相为10.2kV，事故象征判断为124关五线A相接地。

城关供电所接到调度通知：124关五线已转冷备用，要求维修人员尽快排查故障。当时暴阵雨刚停，之前县城关五线方向雷电活动剧烈，初步判断为线路雷击故障。维修人员将124关五线39号杆断口丝具拉开，对线路的上下段用2500V摇表进行了绝缘测试，测试结果为后段线路A相电阻为0Ω，前段测量结果符合标准，判断19#杆后段有接地现象，这时维修人员接到董家坝村民反映，停电前打雷时看见对面山上线路有火球，响声较大。当维修人员赶至现场，发现关五线103号耐张杆A相瓷瓶绝缘被击穿，经抢修后恢复送电。

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故障原因分析：

①该线路全长42.07公里，只在2个断口处安装了线路避雷器（线路3.1公里、20.7公里处）。

②该10kV线路穿越宁陕雷电活动日平均值较大的强雷区，本次故障杆地势点较高。

③县公司近年来只进行了35kV线路的绝缘子的零值测试，而10kV线路还未开展。

本次故障采取的措施：将悬式瓷瓶片数增加为3片。

4 防雷措施

4.1 在防雷方面，对于10kV配电线路来说，需要从设计抓起，在对线路进行设计的过程中，需要结合山区多雷的实际情况，进而在一定程度上采取相应的设计对策。在选择杆塔时，不能套用传统的通用设计模式，需要根据当地多雷的实际情况，以及运行经验，注重跨越杆塔的保护角和转角杆跳线的屏蔽。在架设屏蔽针杆塔的过程中，通常情况下，需要降低杆塔的接地电阻（R<10Ω）。与土壤电阻率相比，如果线路杆塔比较高，并且接地电阻难以满足规程需要时，在这种情况下，需要延伸接地。

4.2 增加分流。杆塔遭受雷击后，在塔身与接地电阻之间产生高电压。这时，通过增加分流的方式，可以减少杆塔的反击电位。一是设置耦合地线，其作用主要表现为增加分流和增大地线与导线的耦合系数。根据运行经验显示：作为防雷措施，耦合地线方式比较理想，但是必须通过降低接地电阻或将接地体延伸等措施对耦合地线的终端杆塔进行防护。二是铺设延伸接地。通过延伸接地的方式，在一定程度上可以增加地中散流，同时对导线也有耦合作用，在这种情况下可以降低雷电的反击率。三是降低杆塔接地电阻，塔顶电位对杆塔接地电阻产生不同程度的影响，根据规程的相关要求，其接地电阻低于10Ω，土壤电阻率一般小于25～30Ω。

4.3 提高线路的绝缘水平。对于配电线路来说，绝缘是安全运行的基础，为此，需要采取措施，确保各条线路具有良好的绝缘性。一是对绝缘子质量加强管理，确保挂网运行绝缘子的质量。二是对绝缘子的零值加强检测。三是对于挂网运行的劣质绝缘子要及时的更换。四是通过增加绝缘子片数的方式，对个别雷电活动强烈跳闸频繁的杆塔进行处理，进而在一定程度上提高承受反击电压的能力。

4.4 处于多雷区的架空线路，建议在距离避雷器较远的线路中间位置加装氧化锌避雷器，改善接地装置，或适当架设耦合地线。对于个别高的杆塔建议装设氧化锌避雷器保护，减小雷击对线路造成的危害。

4.5 防雷装置的接地电阻值必须符合有关运行规程的规定，接地引下线的截面积不应小于50平方毫米，接头不宜过多，以免接触电阻增大，影响雷电流泄放。

5 结束语

雷电活动属于小概率事件，具有较强的随机性，为了做好10kV配电线路的防雷工作，通常情况下，需要抓住其关键点。通过上述分析，在线路走径设计中，为防止和减少雷害故障，需要对线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况进行综合考虑，同时结合原有线路运行经验以及系统运行方式等，通过比较选取合理的防雷设计，提高10kV配电线路的耐雷水平。

参考文献：

[1]梅其建.冷水江市10kV农配网线路防雷探析[J].电子世界，2013（04）.

[2]金秋生.减少农网雷击闪络的措施[J].农村电气化，2003（02）.

[3]胡可兰.不同地形条件下架空配电线路的防雷分析[J].轻工科技，2013（09）.

作者简介：李建成，男，工程师，主要从事输配电及用户工程。