防雷技术在10kV配电线路雷击故障处理中的运用初探

2018-02-17韩旭

建材与装饰 2018年43期

韩旭

（国网陕西省电力公司商洛供电公司陕西省商洛市 726000）

前言

配电线路是电力系统与电力用户直接相连的重要环节，点多线长面广，运行环境复杂。随着国家电网对优质服务、供电可靠性要求的提高，对配网线路管理水平的逐步加强，10kV配网线路的安全可靠程度直接关系到电力系统的发展和正常运行。就目前的情况看，10kV配电线路承担着为我国大多数电力用户供电的重任，但因线路防雷措施缺乏，因雷击所导致的故障发生率较高。如未对故障进行处理，大幅增加电力企业的运行成本。可见，为提高10kV配电线路供电的可靠性及安全性，有必要对防雷技术的应用方法进行探讨。

1 10kV配电线路雷击的分类及危害

1.1 10kV配电线路雷击的分类

10kV配电线路所遭遇的雷击类型以直击雷、感应雷为主：①直击雷：直击雷指带电云层直接对配电线路迅猛放电的雷电类型，袭击范围较小。电力领域的研究数据显示，直击雷击中10kV配电线路的概率较低，但仍需对其进行预防。②感应雷：带电云层放电前，10kV配电线路的正电荷将被逐渐吸引至导线附近，负电荷随之产生排斥反应。放电时，负电荷将迅速中和，导致正电荷失去束缚，以电压波的形式迅速传播。导致上述现象发生的雷击类型，则称为“感应雷”。感应雷作用于10kV配电线路后，雷害范围会随着线路扩大，线路设备很容易因无法耐压而出现故障。可见，为减少10kV配电线路故障，应用防雷技术至关重要。

1.2 10kV配电线路雷击的危害

10kV配电线路长期暴露于自然环境中，受风吹、日晒、雨淋及雷击的风险均较高。雷击对10kV配电线路所造成的危害主要体现在“跳闸”、“单相接地故障”等方面。受雷击后，线路的过电压将瞬间升高，此时，绝缘子闪络的现象将随之出现。受其影响，工频电弧逐渐发展成为短路通道，最终引发跳闸。跳闸故障的出现，是导致断电的主要原因，对电力用户生产及生活均会造成较大的不良影响。此外，10kV配电线路雷击故障发生后，雷电波同样容易沿线路侵入变电站，导致电力系统中的二次设备受损，进一步加重电力企业的损失。

2 防雷技术在10kV配电线路雷击故障处理中的运用

2.1 线路概况

公司某区域共有10kV农网线路28条，总长度1499.05km，承担着全区14万农村电力用户的供电任务。线路中，共包含绝缘导线267.18km，变压器1375台。统计显示，2016～2017年，共发生线路及设备故障219次，其中，接地故障86次，跳闸故障115次，设备烧损18次。上述故障的发生，增加了线路运行、检修人员的负担，无形中增加了电力企业的支出，对人身、电网、设备的安全性提出了更高的要求。为了解决该问题，降低故障率，对10kV配电线路发生以上故障的原因进行了统计分析。结果显示，86次接地故障中，由雷击造成避雷器、绝缘子击穿所致32次；115次跳闸故障中，共16次由雷击所导致；18次设备烧损均为断路器、配电变压器内部短路烧损造成。可见，雷击属于导致10kV配电线路故障频发的主要原因，加强对该类故障的处理迫不及待。

2.2 防雷技术的应用

2.2.1 积极预防短路故障

受雷击作用的影响，10kV配电线路极容易发生短路，导致供电无法持续进行，发生跳闸。通常情况下，10kV线路的电流保护均以二段式或三段式为主。农村配网线长面广，雷击造成线路断路器跳闸时，故障点难以查找。工作人员需通过观察线路保护动作的方式，对其短路故障点进行判断。如为电流速断保护，故障一般由两相或三相短路所引起。此时，通过解决两相或三相短路的方式便可达到处理雷击故障的目的。对故障进行处理时，工作人员应尽量选择主干线对故障点进行观察，提高故障的处理效率。如短路由过电流保护动作所导致，应逐一对故障情况进行排查，直至将故障解决。因此，线路适当增加分段，安装故障指示器等装置有利于故障点查找。

2.2.2 重点消除接地故障

导致10kV配电线路接地的原因，与线路避雷器、绝缘子被击穿有关。实践经验显示，接地故障一般以绝缘层、瓷瓶烧坏为主。此外，如避雷器、瓷瓶表面存在污秽，爬电距离不足，同样容易产生局部放电现象，导致闪络问题出现，增加击穿以及线路接地的风险。针对该问题，有关人员应确保避雷器、瓷瓶表面清洁，积极预防闪络，避免10kV配电线路因雷击而发生故障。需注意的是，由雷击所造成的过电压是导致避雷器被击穿的主要原因。有关人员应通过使用新技术材料的方式，对过电压进行预防，重视线路避雷器周期性防雷预试，达到降低避雷器故障以及10kV配电线路故障发生率的目的。

2.2.3 降低设备接地电阻

接地电阻超标是导致10kV配电线路遭遇雷击损坏的主要原因。不同设备对接地电阻的要求不同。按照架空配电线路及设备运行规程要求，容量100kVA及以上的变压器其接地装置的接地电阻不应大于4Ω，每个重复接地装置的接地电阻不应大于10Ω；容量为100kVA以下的变压器，其接地装置的接地电阻不应大于10Ω，且重复接地不应少于3处。柱上开关、隔离开关和熔断器的防雷装置，其接地装置的接地电阻不应大于10Ω。接地引下线与接地装置应可靠连接。因此，为预防雷击，对接地电阻超标的问题进行处理是关键。导致接地电阻超标的原因较多，土壤电阻率、接地体氧化腐蚀、接地连接不可靠均为导致上述问题出现的关键原因。配网管理人员可通过新接地安装技术、预防腐蚀、接地检查维护等方式，达到降低设备接地电阻的目的。例如：10kV配线线路处于山区，土壤为松沙石。受腐蚀问题的影响，杆塔的接地电阻极容易增大，且容易失去接地。针对此类问题，应采用镀铜接地极垂直焊接等方式改造，达到降低接地电阻的目的，提高10kV配电线路运行的安全性。

2.2.4 特殊区域加装防雷

多雷区域按照一定档距安装线路避雷器，减少雷击造成的断线事故。并将绝缘子换为防雷绝缘子，提高线路绝缘子耐压水平。

2.2.5 不同设备的故障处理

10kV配电线路设备较多，根据设备类型的不同，雷击故障的处理方法同样应有所差异。以配电变压器为例，一般避雷器安装在高压丝具上端，当雷电波从高压侧入侵时，接地电阻如若不合格，接地电阻流经大电流时产生压降，使得中性点电压升高；当雷电波从低压侧入侵时，低压绕组中有电流通过，在高压绕组上产生感应电动势，使得高压侧的中性点电压大大提高，高压绕组的层间及匝间电位相应增大，引起高压绕组层间和匝间绝缘击穿。为降低配电变压器雷击故障的发生率，可将高压侧接地与中性点接地分开，采取单独的接地线，及在低压侧加装避雷器的方法来解决此类问题。除变压器外，柱上开关以及电缆分支箱同样应予以防雷保护，以全面提高10kV配电线路的雷击故障处理水平。

2.3 技术应用效果

为判断防雷技术的应用是否能够达到有效处理雷击故障的目的，本单位于2018年1月～2018年2月对辖区内容量为200kVA及以上的配变及历史烧损过的台区配变进行接地电阻测量，均未达到规程要求，部分配变接地电阻甚至超过100Ω，选取其中53台进行接地处理，将阻值降至4欧以下；对雷击高发区的四条线路加装防雷装置后，雷击故障明显下降。统计结果显示，2018年前三季度共发生接地故障21次（含雷击故障3次），发生跳闸故障26次（含雷击故障1次）。配电设备烧损2次。上述数据表明，各类防雷技术的应用，能够达到减少10kV配电线路雷击故障的目的，对故障处理效果的改善具有重要价值。