配网设备雷击故障特征与防雷措施分析

陈曙辉

摘 要：致使配网线路出现故障的原因有很多，其中主要的原因之一就是雷击。并且由于配网设备绝缘水平较低和分布点较为广泛，雷击造成的影响越来越大。配网设备的防雷效果受其防雷措施、网架结构以及自动化水平等影响。文章就配网设备的雷击故障情况进行简要分析，通过研究配网设备雷击故障的原因，提出相应的防雷措施，希望能够提升配网系统的防雷水平。

关键词：配网设备、雷击故障、防雷措施

中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）27-0111-02

1 概 述

雷击是引发配网线路设备故障的主要原因之一，而且和110 kV及以上的系统相比较，10 kV和35 kV设备的绝缘水平比较低，因此其大都是采取单避雷线和无避雷线的方法。而从地理分布角度上来看，配网设备有着点多面广等特点，发生雷击跳闸和雷击故障的几率要远远大于一些高压系统。

一旦配网系统出现雷击跳闸和一系列雷击故障，就会引起停电，无法保障用户的用电需求，甚至在一定程度上还会造成生命危险。因此必须重视提升配网设备的防雷水平，采取有效的防雷措施，才能确保配网系统运行的安全、可靠，保障用户用电需求。

2 配网设备雷击故障特征分析

2.1 绝缘子雷击故障特征分析

首先，是因为缺乏有效防雷措施而造成的绝缘子雷击闪络故障。在绝缘子质量合格的情况下，当雷击过电压幅值超过绝缘子负荷电压50%时，就会出现绝缘子闪络故障。就以直击雷而言，如果10 kV架空线路没有避雷线，那么雷电流只需要达到3.56 kA，就会引起绝缘子闪络故障。而结合雷电流的幅值概率计算公式能够知道，雷电流超过3.56 kA的概率达到90%多至高；而且，直击雷所造成的配网雷击故障在所有雷击故障中仅仅只占据25%。据相关数据显示，造成配网线路出现雷击故障的主要原因在于感应雷。因此，在缺少有效防雷措施的情况下，雷击电流会有很大可能造成绝缘子表面闪络。不过如果绝缘子性能无故障，这种闪络现象不会造成永久性故障[1]。

其次，是绝缘子雷击击穿和炸裂故障。相对于绝缘子表面闪络电压而言，绝缘子击穿电压要更加高。因此，绝缘子性能良好时，雷电过电压只会造成表面闪络，不会造成内部击穿故障。但如果绝缘子过于老化，就会降低其内部绝缘性能，造成零值和低值绝缘子的出现。而雷电过电压如果作用在这种绝缘子上时，就会完全击穿，且绝缘子会因为雷电流逐渐变热，最终直接炸开。

除了一系列老化和质量问题以外，绝缘子受到雷击闪络，也会发生或重或轻的损失，如出现裂纹等。

2.2 配电避雷器雷击故障特征

首先，线路避雷器的主要功能是为了防止避雷器遭受直击雷电压影响，而直击雷会形成一种大电流，相对于放电流波形而言，其波头和波尾时间比标要短二分之一左右，电流幅值要高五到十倍以上。缺乏充足的大电流耐受能力，就会促使避雷器在遭受大电流直击雷时，出现诸多故障，如鼓包、电阻片沿面闪络等。据相关研究显示，配电线路中四分之一的雷击故障来源于直击雷过电压。因此，大电流耐受能力是判断配电避雷器性能的有效指标。

其次，避雷器自身质量问题。一些避雷器由于自身质量不合格，或者是在运输过程中遭到损坏，会致使其密封不严，从而也就会让电阻片和绝缘筒无法紧密衔接，出现气隙，形成了空腔。空腔的呼吸功能可引起潮气，逐渐在阀片侧面聚集。这样就会降低避雷器的绝缘强度，致使其在一定电压下逐渐沿着阀片侧面闪络，最终造成电弧通道形成。

3 配网设备有效防雷措施分析

3.1 疏导型防雷措施

所谓疏导型防雷措施主要是指在架空线路存在一定雷击闪络风险的基础上，有效疏导雷击闪络后所形成的工频续流电弧，促使电弧能够得到稳定，有效避免绝缘子和导线遭受电弧灼烧[2]。

首先，可以对防雷金具使用这种措施。穿刺型防弧金具主要由两个部分组成，分别是高压穿刺电极和低压穿刺电极，在穿刺齿穿透导线绝缘层上设置高压穿刺电极，能够对接触芯线挤压，从而让高电位逐渐出现，并通过和低压电极结合，逐渐让雷电冲击放电间隙和工频电弧燃弧间隙形成，促使弧根能够在高压穿刺电极导弧棒上得以固定，并实现燃烧，促使其不能够烧损雷电冲击放电间隙，最终让雷电冲击放电电压的稳定性得到有效保障。

其次，对防雷绝缘子的使用。高压电极、低压电极以及支柱绝缘子是组成剥线型放电箝位绝缘子的主要构成部分[3]。高压电极和支柱绝缘子钢脚能够对雷电冲击放电路径做到有效定位，当然低压电极构成的放电间隙同样也有着这种作用。雷电过电压下发生闪络现象时，与其相应的工频续流电弧会产生电磁力，逐渐沿着支柱绝缘子负荷侧空间方向发展，弧根会在高压电极和低压电极上被箝住。

从多相对地闪络的角度上而言，相应电弧弧腹会交汇于空间中，并产生相间电弧，弧根在高压电极上进行固定燃烧。这样也能够实现稳定电弧的效果。

3.2 配电避雷针的选择

首先，合理选择避雷器额定电压。针对低压配电系统，为确保能够为客户持续供电，电力管理部门应该明确规定线路在出现单相接地现象时，可以允许继续供电两个小时[4]。这样相对地电压就会逐渐成为线电压。在35 kV系统内，不能够在系统最高电压以上；而在10 kV系统内，通常不会高于1.1系统最高电压。同时，从目前的相关规范制度上来看，其规定低压系统的避雷器额定电压要高于暂时过电压，一般需超过四分之一。因此，在35 kV系统内，应该结合1.25的系统最高电压来选择氧化锌避雷器；在10 kV系统内则应该结合1.38系统最高电压来选择额定电压。

其次，避雷器雷电保护水平。在一定的标称放电电流中，避雷器的雷电保护水平高低主要依赖于陡波冲击电流下或雷电冲击电流下的最大残压。设备额定雷电冲击耐受电压相地和避雷器雷电保护水平，二者之间的配合系数在避雷器和其所保护的设备紧靠在一起时，相对于不紧靠的情况，系数大小也都存在一定差异。通过研究显示，当10 kV系统残压为35 kV时，则能够达到电气设备的保护要求[5]。

此外，在实际过程中，因为35 kV干式变压器的额定雷电冲击耐受电压相地值为170 kV，这时35 kV氧化锌避雷器残压就会过高，因此，其残压只有在127 kV时，才能得到保护标准。

3.3 制定配网线路防雷治理试点方案

需要严格按照所编制的配电网架空线路防雷技术导则来进行，选择其中设备损坏或者是雷击跳闸的线路，由此展开线路防雷试点方案的实施操作。

①需要对比多种类型的间隙避雷器效果，专门选择那些由于雷击导致的绝缘子炸裂、避雷器击穿以及配变烧坏等设备损坏问题严重的长距离线路。并且需要深入考察添加其带间隙避雷器，并且需要更换相应绝缘子来提升其绝缘的水平，从而由此实现其防雷的效果。

②需要明确避雷器本身的选型及相应的布点原则，由此深入研究避雷器所具备的保护范围。同时，还应当从中选择出真正有效的防雷措施同杆架设线路，并以此分别逐年的加装相应的避雷器，要求不同线路所加装的避雷器型号均应不同。此外，还应当对处于同一线路、不同安装覆盖率下的雷击跳闸次数和有效防雷的效果，据此来明确避雷器型号的选择及实际布点原则。

③防雷差异化分析，需要深入研究处于不同地形地貌及线路等级差异条件下的防雷原则和措施。这不但需要结合每年雷击跳闸次数及雷电参数来进行分析，同时还要区分出雷害的风险等级，据此加深对不同地域的防雷布设中的。

④需要充分考虑到不同线路内不同区段雷击所产生的差异性，并需要据此来深入研究线路防雷的重点区段、防雷选择原则以及经济性分析等

4 结 语

总而言之，随着我国科技水平的不断进步，社会生产和人们日常生活需求都对配电网安全稳定性提出了更高的要求。

因此，只有对配网设备采取有效的防雷措施，制定出有用的防雷方案，选取合适的防雷设备，并对相关防雷措施进行不断创新和完善，从而才能让确保其得到正常运行，使其运行过程中的安全性、可靠性以及高效性得到保障，进而在最大程度上推动我国社会的发展。

参考文献：

[1] 龙文华.10 kV架空线路防雷措施及应用——以深圳坪山配网为例[J]. 技术与市场，2014，12：137-139.

[2] 李增寿.架空输电线路雷击跳闸故障分析及防范措施[J].通讯世界， 2014，24：100-101.

[3] 王华云，蔡木良，张宇，安义，章叔昌，郑蜀江.江西10 kV配电线路雷害技 术分析及措施研究配电线路雷害技术分析及措施研究[J].江西电力， 2015，01：59-63.

[4] 谭俊源，唐军，刘晓庭，席禹，许志荣，陈德智.珠江三角洲某地区雷电特 征对10 kV配网用避雷器故障的影响分析[J].高压电器，2014，04： 113-119.

[5] 孙雷雷，王小霖，龚学毅.基于雷电定位数据的广州白云机场10kV配网 雷击风险评估[J].电网与清洁能源，2014，03：40-47.