农村配电网线路和设备的防雷接地保护探讨

2016-07-12陈章漂

大科技 2016年13期

关键词：农网雷电配电

陈章漂

（国网福建三明供电公司）

农村配电网线路和设备的防雷接地保护探讨

陈章漂

（国网福建三明供电公司）

随着我国经济的快速发展，对电力的需求正在与日俱增。尤其是在农村地区，配电网络线路错综复杂、绝缘性能差，经常受到雷电袭击使线路发生故障，导致大范围的电力中断。现阶段，配电网线路及设备防雷措施受到了人们广泛的关注，本文首先讲述了雷电发生的过程及产生的危害，然后分析了目前农村防雷的现状，最后给出了线路及设备防雷的具体措施，希望本文能为从事相关工作的人员提供一定的指导和帮助。

配电网络线路；电力需求；农村电网；防雷措施；接地

引言

农村配电网络承担着为千家万户供电的重任，其安全性不仅直接影响到人们的生产、生活，而且对构建和谐社会、建设环保社会起到了至关重要的作用。近年来，雷电灾难已经成为了仅低于地震、海啸等自然灾害的气象灾难，特别是在偏远的山区农村配电网络中，受到雷击的概率正在逐步攀升。据有关方面的统计，2014年线路故障停运中，雷电原因约占一半以上。为此，解决农村输电线路及设备经常遭受雷击的问题，对增强农网安全性、可靠性方面意义重大。配电网线路和设备受雷电的影响比较大，而目前缺乏有效的防雷措施。解决该问题的道路还十分的长，作为电力部门来说应该注重从实际出发，根据具体情况进行具体分析，实行综合治理和重点防护相结合的方针，注重从多方面、多目标进行配电网络及设备的防雷措施。为了使防雷措施得到明显的效果，应建设足够大的防雷面，实行全面的防护。

1 雷电的形成及危害

1.1 雷电的形成

雷云与地面的高层建筑或输电线路自然放电就产生了雷电，它对周围设备或线路将产生十分严重的损坏，只有详细研究雷电的形成及其产生放电的条件，才能够提出科学合理的保护措施，从而使建筑物或线路免受雷击的影响。天气潮湿闷热的时候，地层表面的水汽会变成水蒸气，在空气的作用下逐渐向上升，待上升至一定高度便与冷空气混合，蒸汽开始逐渐凝结成小水滴，最后成为积云。云层中的水滴在气流的吹动下分裂成大小不均的小水滴，其中较大的水滴带有正电荷，稍微小点的带有负电荷。这样经过长时间的积累及气流影响将产生带负电雷云，带正电的水滴形成雨。根据静电的感应原理，大地表面会产生同等的正电荷，这就仿佛成了一个巨大的电容器。一旦电场强度十分大后，中间的空气就会出现被击穿的问题，即为我们熟知的雷电。

1.2 雷电的危害

雷击过程将会对周围建筑物或线路产生严重的破坏作用，具体可以从以下几个方面进行详细介绍：①直击雷产生的破坏作用。所谓的直击雷即是指带负电的雷云直接对地面进行了放电，这时将产生巨大的雷击电流，高达上百安培，由此可见其产生的破坏也十分巨大。通常情况下，若雷电流流经被击穿物体将会在其表面形成很大的热量，严重的将使物体发生燃烧。由于物体内部水分会突然变成气体，在密闭的空间中极容易发生爆炸问题。因此，雷击过程经常使房屋出现倒塌或出现大范围的火灾。②雷电的二次危害及雷电感应。雷电流不仅会产生静电作用，而且容易出现电磁感应。雷云在架空导线的上空将形成强大的电场，这样架空线路上就会感应出等同但极性相反的电荷，一旦云和大地间的电场发生消失，但聚集在架空线路的电荷不会立即消散，这些极性相反的电荷将会使建筑物发生剧烈的振动，并使屋内的线路出现燃烧问题。③雷电波的入侵。架空线路遭受雷击以后，雷云将会在线路周围发生放电现象，这样导线处就会感应出较大电动势，沿着配电网线路延伸至建筑物中。另外，值得一提的是雷电波的入侵也同样可以引发火灾问题，对农村配电网线路及设备产生严重的危害。

2 农村雷电的防御状况

经过对多地农村的调查，农村输电网及设备之所以经常受到雷击的影响，主要可归结为以下几点原因：①在农村配电网络及配套设备上没有安装必要的防雷设备如避雷针、避雷环、避雷带等，没有专门的下线用以引导雷电流导入大地，另外塔基地面缺乏接地网的安装。②线路和设备的防雷部位没有设置双重防雷保护措施。通常情况下，农网的配电线路常常比较高，在雷电高发地段缺乏避雷器的安装，且没有安装铁管来阻止雷电波的蔓延，这些是造成农村配电网经常遭受雷击出现严重事故的重要原因。③配电网络高压侧经常受雷电袭扰。农村地区高压输电线的高度为18m左右，周围雷电的产生与其高度密切相关，一般具有强大的引雷效果，在某一范围内遭受感应雷的概率很大。某县10kV高压线路中，杆塔高度将近有15m，加上地势比较高使得其泄流环境改变很大、具有较高的引雷风险，使得其遭受雷击和感应雷的概率成倍增加。

3 农村配电网线路的防雷及设备防雷接地保护措施

3.1 农村配电网线路防雷措施

农村经济的发展，使农村用电需求与日俱增，如何预防雷电对配电网线路和设备免受雷电损害成为了人们关注的重点问题。本文从大量雷击发生事故的方面入手总结了几点防雷及接地措施：①在农村配电网络中架设避雷装置。由于农网的电压等级一般比较低、线路的绝缘性能比较低，依照有关规章规范，一般不再线路上架设避雷线，但就因为这个原因使雷电经常影响配电网络。雷电高发区的配网输电线路中，可在其靠近变电站3m左右的地方架设避雷线，这样可以减少反击及绕击的发生。另外，为了提升避雷线的作用，降低雷电绕击的发生概率可适当增加避雷线的保护角度，以35°为最优保护角度。②自动重合闸装置的安装。线路的绝缘在受到雷电破坏以后具有自愈能力，大多数雷电发生后均可慢慢消除，自动重合闸设备的安装将有效降低雷击跳闸事故，进而降低因雷击导致停电事故，增强电网的可靠性、稳定性。据有关方面的统计，35kV以下的网络重合闸的作用高达75%。③中性点采取非有效接地的方法。我国的农网配电线路多采用中性点不接地方法。一旦发生雷击事故，大多数的故障均可自行消除，且使线路不出现闪络或跳闸问题，一方面提高了线路耐雷水平，另一方面降低了线路闪络问题的发生。为了更好的实现这种功能，农村输电用的铁塔及混凝土杆可进行接地操作，接地电阻的大小可以根据具体情况而定，一般不能超过40Ω。④增加线路的绝缘水平。跨区域的配电线路，落雷的概率比较大，可以通过增加绝缘子个数来减低工频电弧的产生，以此来降低雷击故障的发生。⑤增强线路检修次数。防雷技术的研究只是其中一方面，在实际的线路运行中进行科学合理的管理对安全隐患的消除有很大作用，另外，增加巡视的次数如经常清理线路两侧的树枝，防止树枝落到农村配电线路上导致短路问题的发生。

3.2 设备的接地防雷措施

农村配电网络包含的设备有配电变压器、漏电保护装置等，简要介绍这两种设备的防雷接地方式：①配电变压器。经过大量的实践证明，配电网变压器出现雷击故障的概率约占整个事故概率的60%，农村配电网络遭受雷击的原因有很多其中其低压线路位于野外，没有任何保护是最重要的一方面。配电变压器的防雷接地采用3点接地即将防雷接地、工作接地、保护接地连接到同一个接地装置，一般情况下接地电阻不应高于10Ω，配电变压器的高压侧接地端经常将避雷器的接地线与变压器外壳共同来连接一个接地装置，低压侧的中性线和避雷器低压侧共同连接到另一个接地装置，这两个接地装置需要用环形方式连接在地网中。②漏电保护装置的安装。为了预防变压器中性点的电位发生瞬间的升高，可在靠近用户的地点装设地线即重复接地的方法。漏电保护装置就是应用这种接地方式，该方式能显著降低漏电事故对电网运行的影响，避免用户侧绝缘击穿后电流对人体产生危害。但负载侧不可进行重复接地，否则将引起该装置发生误动作或拒动的发生。

4 案例分析

某乡镇的配电网络中的10kV/0.4kV的变压器的高压侧避雷装置发生爆炸，事故发生当天是雷雨，爆炸后导致一农户丧生。事故分析认为当避雷器发生爆炸后，配电变压器高压侧放电瞬间增加了变压器低压侧中性线电位，该电压经中性点流入低压用户零线中，将原来低压侧用户的零线变为高压线，最终导致该使用电力的农户丧生。经过事故的后续分析，发现引起该事故的根本原因是该农户设备没有进行接地操作且没有配套的断电保护装置。由此可见，配电网线路及设备的接地保护十分重要，它直接关系到广大用户的生命安全。