潮安古巷地区10 kV架空配电线路的防雷设计

苏汉钊

（广东电网潮州潮安供电局有限责任公司，广东潮州521000）

0 引言

架空配电线路是供电系统中的关键设备，担负着电能输送及分配的重要任务。近年来，随着潮安古巷社会经济快速发展，电力需求进一步加大，故潮安供电局加大对古巷电网投资建设力度，不断完善古巷配电网，进一步提高配电网供电能力。但由于古巷地区地形复杂、夏热多雨，再加上南北负荷密度不平衡、部分线路供电半径过长且运行时限过久、绝缘水平不高，很容易在恶劣天气受到雷击。据统计，2016—2017年两年期间，全镇共发生线路雷击跳闸35起，严重影响了配电网正常安全运行。因此，结合区域地形地质、环境条件及用电特点，深入分析雷击的类型及成因，做好配电线路防雷设计，对提高古巷配电线路的防雷水平，减少、避免雷击灾害，确保配电网安全稳定运行具有重要的现实意义。

1 区域基本概况

潮安古巷镇是中国卫生陶瓷第一镇、广东省陶瓷重镇，地处韩江西部的丘陵及半山区地带。全镇地域面积62 km2，地形复杂，三面环山。东北部、西北部、中部为山区丘陵地带，南部为平原地区，是典型半山区半平原镇。地下矿产资源较为丰富，其中瓷土和锡已有多年开采历史。年最大风速35 m/s，无覆冰，年平均雷电日为90天，属多雷区。

2017年全镇共有10 kV线路24回，总长度193.65 km，其中架空线路120.59 km；平均长度8.2 km，其中10 kV古水线长达24.6 km。年供电量5.8亿kW·h、最高负荷10万kW，其中约60%负荷集中在南部平原地区。

2 雷击类型及成因

古巷镇由于区域地形地势特点及地下有色金属大量存储原因，区域雷电活动活跃，且强度较大，造成线路雷击跳闸情况突出。分析近几年雷击跳闸原因及资料，主要雷击类型为直击雷、感应雷及地电位提高。

2.1 直击雷

直击雷是指自然中的雷电直接作用在配电线路上，导致线路上产生强烈的电流，直接对配电装置产生损害。最常见的是雷电击中杆塔顶部，导致杆塔顶被雷电击毁，配电线路遭到破坏。

2.2 感应雷

感应雷是由于雷雨天气，配电线路同雷电产生了感应力，造成雷电作用到了线路上，产生静电感应和电磁感应。静电感应会让架空配电线路瞬间出现大量反向电荷和雷电波，会对配电装置形成冲击，严重损坏配电装置。同时，电磁感应会让配电线路产生高频电流，形成巨大的磁场，干扰和破坏配电设备的正常运行，让整个配电线路陷入故障。在配电线路的雷击事故中，感应雷是最常发生的类型。

2.3 地电位提高

在架空配电线路遭受到雷击后，因各种因素并未被击毁，还能正常运行。但雷电流传入大地后，会导致地电位提升。地电位的升高会导致线路接地电压大大提高，甚至超出线路所能承受的最高电压，破坏配电设备，让配电线路陷入瘫痪。据测算，配电线路被雷击后，雷电流导入地下所产生的10 Ω电阻，会使接地电压瞬间提升100 kV，从而让整个配电线路的总接地电压高达200 kV。如此时线路没有及时切断连接，过高的电压会在瞬间烧毁配电装置，严重影响配电网的正常运行。

雷击是自然界大量电荷产生的放电过程，瞬间产生的雷电电压可能高达400 kV，这远远超过了架空配电线路所能承受的额定电压，一旦雷电作用到配电线路上，将很容易损毁配电装置，让配电线路陷入瘫痪。因此，在开展配电线路设计时要根据不同的地形地质条件、跨越周边环境以及线路负荷分布情况，采取有效的措施对配电线路的雷击进行防护。

3 配电线路防雷的设计要求

按照潮安“十三五”电网规划，“十三五”规划后期2018—2020年古巷镇安排配电网资金1.46亿元，计划新出10 kV线路6回，新建（改造）10 kV线路90.51 km。根据规划，2018—2020年期间新出10 kV线路涉及3座变电站，建设区域包括了古巷东北部、西北部、中部以及南部等区域，基本覆盖了全镇。因此，开展10 kV线路设计时，要在严格执行广东电网公司标准设计的基础上，结合古巷地形地势，因地制宜，确定合理的防雷方案。

3.1 南部平原地区配电线路防雷设计

古巷南部平原地区是城镇中心地带、工业集中地，人口众多，电能的需求大。由于南部平原地区人口密集，建筑物较多，架空配电线路附近的建筑物都有较高的引雷能力，直击雷情况较少发生。因此，防雷侧重点在于做好感应雷和地电位提高等对配电线路危害的防护。

防感应雷方面：考虑到感应雷的引雷范围会随着配电线路的高度等发生改变的特点，在开展防雷设计时，要特别注重区域线路的合理架设及有效的感应雷防护系统的构建，多选择同塔多回路防雷和绝缘导线防雷方式。其中同塔多回路防雷方案在架空配电线路的防雷设计中使用较广，其优点是既能实现对架空配电线路的空间节约，又能有效提高架空配电线路的密集程度。同时，要通过加强裸导线改绝缘力度、添加绝缘子片数以及间隙避雷器同绝缘子联合使用（避雷器能很好地对配电线路的雷电过电压进行防护，但其只能保护安装避雷器的杆塔，整个线路不能全部安装避雷器）的方式，提高配电架空线路防雷水平。

防地电位提高方面：城镇地区地电位提高引发的线路故障较少，但其造成损害很容易引发配电线路的损坏，一旦因雷电导致地电位升高，将会让设备外壳和配电线路间产生非常大的电压差，严重危及设备装置正常运行及人身安全。因此，对雷电引起的地电位提高进行防护，可在设计过程中，通过采取控制接地电阻或将设备外壳接地等措施，解决地电位升高的问题，从而起到防护效果。

3.2 山区配电线路防雷设计

东北部、西北部、中部山区丘陵地区不同于南部平原地带，地形较为复杂，而且区域地下存储大量有色金属，发生雷击灾害的概率会更高。为保证架空配电线路在山区的安全运行，在开展设计过程中，要尽量选择合适的区域架线，避免经过雷电经常发生的区域。如果难以绕开这些区域，要根据当地的实际情况，利用地形和导线高度计算出引雷范围，选择最恰当的防护措施，减少直击雷灾害的产生。同时，要加强对配电线路的保护，可以在电线上安装氧化锌避雷器，及时对雷电产生的电流进行吸收，有效避免雷击事故。山区的居民密集程度较低，网架简单、负荷较轻、线路架设又较为稀疏，少产生感应电灾害。对此，在设计时，可通过加装耦合地线或延长接地线来对配电线路进行防雷保护。

对于古巷东北部和西北部等区域，峰高谷深，起伏大，电阻率较高。在这些区域架设的配电线路，很容易引发地电位提高的灾害。对此，在开展线路设计时，应采用降阻剂抑制接地电阻的升高，减少地电位提高的幅度，避免对配电设备的损害。同时，也可调整配电容量，降低地电位提高对配电线路的冲击。

3.3 特殊环境下配电线路防雷设计

除了平原和山区丘陵等地形，架空配电线路在经过一些特殊地形环境时，也要做好防雷设计。例如，当架空配电线路经过易燃易爆场所时，需对线路做好防雷设置，保证安全距离，最好设置屏蔽器，以免因雷电的影响而引发爆炸或燃烧；当架空配电线路靠近大型水域时，要使用绝缘导线，导线两侧加装氧化锌避雷器。这些特殊地形进行防雷设计，要根据当地的具体情况和以往的防雷经验，建立起有效的防雷系统，避免因疏忽而导致雷电灾害的产生。

4 结语

架空配电线路作为供电系统的重要部分，直接影响到人们的日常生活。在设计架空配电线路时，应保证安全性的原则，根据当地的实际情况，在考察地形地质等因素后，设计出最适宜的防雷方案，通过加装避雷装置等有效措施减少雷击事故的发生。无论是平原地带还是山区地带，配电线路的架设都要做好防雷设计，给供电系统提供一个安全的运行环境。