浅谈10KV线路防雷措施

2018-04-16山西蓝焰煤层气集团有限责任公司李晓亮

电子世界 2018年22期

山西蓝焰煤层气集团有限责任公司李晓亮

现代生产生活对电力稳定供应有着较高的要求，因此必须严格控制停电事件。本文简要分析10KV线路遭受雷击后出现的特征及原因，并结合煤层气供电线路特征简要分析10KV供电线路防雷的主要措施。

前言：近年来，随着生产生活水平的不断提高，人们对输电线路的稳定性提出了更高的要求。根据我国电网故障原因的统计数据，目前输电线路出现跳闸的原因中，雷击占到70%以上。现阶段随着能源消耗速度的不断加快，煤层气开采成为目前维持能源供应的重要手段。煤层气田主要位于一些地形复杂的山区，气井数量多，井与井之间分布距离较短且井口分布密度大，单井开采设备的额定功率在5.5-15.0KW左右，每平方公里开采设备额定功率为60-160Kw，因此一般煤层气开采所使用的动力系统供电由10KV线路完成。然而应对煤层气开采所铺设的10KV线路一般位于山区，当地土壤电阻率高，雷电天气较为频繁，且架设的变压器档距较大，被雷击而导致的输电电路故障的发生率更高。特别是在雷雨季节，经常因雷击事故而导致配电设备发生故障而造成大面积停电，影响煤层气开采效率。为此，笔者结合日常工作经验，以煤层气10kv输电线路为例子，简要分析10KV线路防雷措施。

1.10kv线路遭受雷击后的特征

一旦发生雷击，则电表的电力以及相关电子设备表面会形成强烈的电磁反应，这些电磁感应中形成的辐射份量、静电份量以及磁份量会迅速被传递到输电线路中，此时10KV线路上便会出现感应过电压。一般而言，10kv线路中形成的感应过电压与雷击电流大小、雷击发生的位置远近、线路架设高度有很大的关联，过电压可达到10KV-400KV。10kv线路中感应过电压超过80KV时，如果线路工频电压与感应过电压之和大于绝缘子50%放电电压，那么线路中的绝缘子会出现闪络现象，进而出现跳闸或短路事故。因此，一旦出现雷击，10KV线路跳闸的原因基本上可归结于感应过电压过大。因此，在日常维护中应当尽可能将感应过电压控制在电力绝缘下限值以下，那么10kv线路发生跳闸或短路的可能性也大大降低，这有助于提高电力系统的稳定性。

2.10kv线路防雷措施存在的问题及原因

2.1 10KV线路防雷措施存在的问题

结合日常工作经验，发现目前煤层气开采所使用的10kv输电线路的防雷措施还存在诸多的问题：（1）部分线路的防雷设计，配置防雷设备数量不合理；（2）部分线路在施工过程中对防雷部分的工程质量把关不严，导致线路在运行中存在安全隐患；（3）部分线路没有根据地形以及用电设备的特点则建立针对性的防雷措施；（4）部分线路使用的避雷器质量有问题；（5）部分线路架设地区的接地电阻大于安全标准要求；（6）部分配电站通讯线路为架空引入。可以看出目前10kv防雷规划和相关措施还存在较多的漏洞，因雷击而造成的电力系统故障、崩溃事件时有发生。虽然单位目前一直致力于改造10kv电网并引入新的防雷措施，但成效还未完全体现。

2.2 存在问题的原因分析

对上述防雷措施存在的问题进行分析，归结了如下几点原因：（1）部分地区虽然安装了避雷器以及其他的防雷设施，但是作用并没有完全发挥出来，防雷技术还有待于进一步提高；（2）整体防雷的资金投入还稍显不足。防雷设备较为老旧，由于缺乏必要的资金而无法及时更换或维护。（3）防雷设备的管理存在较大的疏漏。很多工作人员在管理方面仅仅流于形式，只是应对上级检查，并没有真正分析管理中所存在的一些问题，这导致线路防雷措施存在诸多的隐患。（4）对电网防雷设备的预防性试验工作不彻底，对部分线路的接地部分没有定期进行检测，工作人员无法实时掌握防雷设施的运行情况，一旦出现雷击，而线路跳闸或短路的发生率的就极高。

3.10KV线路防雷措施

针对10kv输电线路防雷措施所存在的问题，认为今后的防雷工作重点应当集中在如下几个方面：（1）制定各类防雷措施；（2）加强防雷保护水平；（3）确定雷击所造成的线路影响范围。

3.1 制定防雷措施

（1）两条线路交叉跨越的防雷措施。一般而言两条输电线路交叉跨越时，如果其中一条遭受雷击，则可能会击穿线路空隙导致两条线路均发生跳闸事故。特别的，当10kv线路和110kv以上电压的线路发生交叉时，110kv以上电压的线路更易遭受到雷击而发生感应过电压，则10kv线路会受此影响而放电发生跳闸或短路事故。线路交叉存在空隙，空隙的冲击绝缘强度会小于各线路对地的冲击绝缘强度。如果线路交叉点与最近杆塔的距离大于40m，则需要在距离交叉点最近的杆塔上装上相关的避雷设施。此外，两条线路交叉空隙两端的绝缘应当大于相邻档的绝缘强度。线路交叉点需要尽可能靠近线路的杆塔，这样可有效降低因雷击所产生的感应过电压强度。两条10KV线路之间应尽可能避免交叉跨越，同级电压线路如果一定要交叉，则要保持最小交叉垂直距离。如3-10KV线路交叉，最小垂直距离应当大于2m，20-110KV线路交叉跨越，最小垂直距离应当大于4m。

（2）终端杆塔的防雷措施。一般而言，10kv线路末端断开时反射波会等于入射波，发生雷击后，终端杆塔线路的电压会提高1倍，因此需要在终端杆塔末端安装防雷器。

（3）架空绝缘导线的防雷措施。架空绝缘导线遭受雷击后，线路所产生的感应过电压会作用于导线，导致绝缘子闪络且击穿导线的绝缘层。持续工频短路电流会在被击穿的绝缘层针孔部位燃烧，进而导致导线在短时间内烧断，进而发生火灾。因此，为防止架空绝缘导线被雷击，最有效的措施是疏导和堵塞。疏导的目的是将绝缘子附近的绝缘导线局部裸线化，这样可有效转移工频电弧，防止导线被烧断；堵塞的目的是防止雷击后绝缘子闪络出现工频电流弧。

（4）同塔多回路架设线路的防雷措施在某一地段往往需要进行同塔多回路线路的架设，而这些线路的绝缘水平相当，为避免雷击导致相邻线路发生反击事故，建议在多回路线路的某一位置安装避雷器，同时尽可能不采取平衡绝缘方式。同塔架设多回路线路时可选择一条回路绝缘子的耐压低于其他线路，当遭受雷击时，低耐压线路的绝缘子闪络后相当于地线，进而增加对其他回路的耦合，提高耐雷击的整体水平。

（5）多雷区线路的防雷措施。对于经常发生雷暴天气的线路地段，如果线路较长则可以在线路中间位置安装氧化锌避雷器，这样可有效改善杆塔的电感及接地电阻，或者假设耦合地线等。对于过高的杆塔则需要安装避雷器，这样可降低雷击所造成的损失。

（6）架空线路和电缆线路连接的防雷措施。需要根据电缆以及电压等级而采取针对性的防雷措施。如果电缆与架空线路连接，则需要根据设计和运行规范，要求户外的电缆接头均安装避雷装置。电缆屏蔽层的两侧要可靠接地，电缆设备维护中要确保防雷装置有效运行。

（7）配变台架的防雷措施。遭受雷击后为避免变压器熔断器熔断后配变台架无法受到有效避雷防护，需要将避雷装置安装在熔断器之前。同时，还可将配变进线制作成10匝、直径100mm的电感线圈，这样可有效防止雷电波侵入变压器，接地电阻需要控制在4Ω以下，每个重组接地装置的接地电阻均应当低于10Ω；对于低于100KVA的变压器，接地电阻应当小于10Ω，每个重复装置的接地电阻应当小于30Ω，且重复接地应当低于3处。配变台架的角铁横需要使用接地引下线可靠接地，这样可避免雷击损害绝缘子，同时配变台架两侧均需要安装防雷设施。

（8）架空绝缘线路的防雷措施。对于架空绝缘线，可加装防雷击断线用的防弧金具。架空绝缘线路被普遍用于10KV线路，然而遭受雷击后会频繁发生短路或跳闸事故。如果绝缘导线被雷电击中而发生绝缘子闪络并击穿绝缘层，那么就需要在绝缘子处剥离部分绝缘层并安装防弧金具，这样可使得雷击后感应电压仅在绝缘子铁脚处发生闪络，可有效避免绝缘导线被烧断。

3.2 加强防雷设施的管理

为了确保防雷设施能够有效发挥作用，需要加强日常防雷设施的管理。首先要做好基础资料完善和归档工作。对于相关防雷设施的运行状况、测试数据等做好记录；认真划分10KV输电线路所经过的雷区等级、易发生雷击的区域地段，明确各类雷击事故类型及管理职责。

其次，要做好防雷设施运行维护管理工作。要引入反季节工作法，这样可最大限度消除防雷设施所存在的问题和漏洞，进而确保进入雷雨季节后可有效发挥防雷设施的作用。在雷雨季节期间要加强巡护力度，一旦发现防雷设施出现故障则立即处理，这样可确保线路有效供电。定期对防雷地网进行巡视检查，确保电阻稳定。按照国家相关规定，对现代防雷设施进行预防性试验工作，掌握防雷设施运行情况。