探析10 kV及以下配网的防雷保护措施

2019-01-23马晓晨马虹旭

智能城市 2019年22期

马晓晨王悦马虹旭

（辽宁省防雷技术服务中心，辽宁沈阳 110016）

社会生产生活用电量急剧增长，电力系统的运行负荷大大增加，10 kV及以下配网作为我国常用电压，随着用电量的增长，发生电力事故的可能性也在同步增长。雷电事故是导致10 kV及以下配网出现安全事故的主要原因之一，如果配电线路遭受雷击，会产生过电压和过电流，破坏电气设备，出现严重的电力故障。一般情况下，雷击配电线路会出现跳闸事故，对于地形复杂和雷电活跃区域，发生跳闸事故概率较高，可能带来不同程度的财产损失。所以，加强10 kV及以下配网防雷保护十分重要，结合区域实际情况制定合理的防雷保护措施，最大程度上规避雷电事故对配电网安全运行的威胁。故此，加强10 kV及以下配网的防雷保护相关内容分析，了解事故产生原因，制定处理措施和应急方案，为后续防雷保护提供依据。

1 雷电形成的条件和危害

10 kV及以下配网的防雷保护，应结合实际情况制定合理的防雷保护措施，最大程度上降低雷电灾害带来的破坏。制定防雷保护措施，应充分了解雷电产生的条件和危害，分析雷击事故产生的原因，制定切实可行的防护措施，保证10 kV及以下配网运行安全。雷电作为常见的天气现象，雷云中电荷会击穿空气形成雷电，如果距离地面较近，则会形成雷电相反的电荷，产生雷击事故。

1.1 雷云放电

雷云放电所产生的电流较大，最高可以得到几百千安培，放电时间较短，大概在30～50 μs左右，放电时产生的温度较高，并且周围的空气会迅速膨胀，产生的声响较大，破坏周围环境。雷云放电同时还会产生热效应、电磁效应和机械效应，影响到周围电气设备的正常运行。如果电机电气设备产生瞬时高温，则会瞬间融化金属构件，影响电气设备稳定运行，将带来不可估量的经济损失和人员伤亡。

1.2 直击雷和雷电感应形成方式

城市有着热岛效应，市区上出现雷云会产生雷云负电感应，积聚正电荷，与雷云之间形成电场。如果正电荷密度较大，电场强度超过临界值后则会先导放电。高层建筑周围电荷浓度较大，地面物体在强电场作用下会产生放电现象，融合后形成雷电通路，出现直击雷事故，威胁到建筑安全。

2 雷击配电线路的原因分析

雷电放电属于一种气体放电现象，影响范围较广，并非是一个金属极板，有着多次重复雷击特点。在长期实践中可以了解到，如果云中的电荷聚集，电场强度最高可以达到25～30 kV/cm左右，诱发严重的雷电放电现象。雷电放电形式多样，包括片状雷电、现状雷电和球状雷电几种形式。为了提升防雷装置的运行性能，应结合实际情况调整雷电参数，在获取雷电记录数据基础上计算，选择最佳的防雷装置。

雷击配电线路的危害较大，会带来不同程度的经济损失或是人员伤亡，产生危害的原因多样，具体表现在以下几点：（1）线路接地线丢失，可能是由于不法分子为了谋求私利偷盗线路，如果接地线缺失，电气设备中的电荷无法顺利导出，多余的电荷存储在机电设备中，产生严重的雷击配电线路事故。（2）10 kV及以下配网周边交叉高电压众多，彼此之间会形成电压差，在一定程度上增加安全事故发生概率。（3）部分的10 kV及以下配网运行中，保证配网安全，可以选择针式绝缘子，但是此种装置如果被雷电击穿，很少会及时发现，一旦爆发雷电事故，潜在的安全隐患将进一步恶化，带来不可估量的损失。（4）工程施工中，部分单位过分追求进度，忽视质量控制重要性，经常存在配电网和开关安装不规范问题，10 kV及以下配网一旦遭受雷击，则会爆发更加严重的安全事故。（5）避雷器质量不符合要求，或是在常年使用中受到环境影响，避雷器逐渐磨损、老化，增加设备故障概率，影响到避雷器原有的避雷效果，一旦出现雷电事故则无法发挥原有作用。

3 10 kV及以下配网雷电事故分析

3.1 架空线路雷击断线事故

10 kV及以下配网发生雷电事故，一个常见的类型则是架空线路雷击断线事故，影响到配网安全稳定运行的同时，还会带来较大的经济损失。随着电气化建设进程不断推进，线路的绝缘化率大幅度提升，但是绝缘导线和裸露导线雷击断线存在明显的差异，如果是雷击绝缘导线，可能会击穿绝缘层，持续工频短路电流电弧受到绝缘层隔离，针孔处燃烧，短时间内则会烧断导线。如果是受到直击雷破坏产生闪络现象，短路电弧弧根不会在某一点集中燃烧，对导线的影响不大。

3.2 变压器雷击事故

即便配备了接地装置和避雷器，但是具体运行中仍然会发生严重的雷击事故。由于避雷器安装不符合要求，或是避雷器自身的质量不高，接地装置安装不规范等因素导致变压器受损。通常情况下，在高压侧安装避雷器，是由于雷击高压侧时，避雷器第一时间动作，产生的电压降直接作用在低压侧中心点，电流通过低压绕组产生感应电势，附近的绝缘层容易受到损坏，很容易出现严重的变压器雷击事故。

4 10 kV及以下配网的防雷保护措施

防雷关键是在于接地装置的可靠性，需要结合实际情况选择合适的防雷装置，即便发生雷击，也可以将雷电流泄入大地，促使接地装置的防雷作用充分的发挥。通过安装防雷接地装置，减少雷击产生的过电流和过电压，维护10 kV及以下配网运行安全。10 kV及以下配网常见的防雷措施多样，主要包括配变开关、塔体接地电阻和电缆等安装避雷器方式，以此来维护配网安全。

4.1 降低塔体接地电阻

通过降低塔体接地电阻的方式，可以起到维护配网运行安全，提升配网防雷性能的作用。此种方式适合地势平坦的区域，如平原地区的土壤电阻率较低，可以选择此种方式来提升10 kV及以下配网防雷性能，相较于其他技术而言，施工效率较高，安装更为便捷。如果是在山区杆塔防雷管理，应做好接地电阻质量把控，施工全过程监管和控制，一旦发现问题及时解决。需要注意的是，塔脚位置的接地网敷设较长，可以适当地提升电线和地面之间面积，降低电阻率。但如果配网遭受雷击，接地电线过长，伴随的附加电感值随之增加，塔体的电位和电压差变大，影响到防雷装置的防雷性能，埋下一系列安全隐患，需要予以高度关注和重视。

4.2 配变开关和电缆高压侧安装避雷器

在配变开关和电缆高压侧安装避雷器，此种方式同样可以起到提升防雷效果，有效规避10 kV及以下配网运行中由于配置不合理可能产生的安全事故。配电装置破损，配电装置高压侧和低压侧不可避免地会出现损坏，电压下降，接电线产生高电压。高电压会在配变低压侧产生，破坏配变装置，所以为了保证配电装置的防雷性能，应该在配变开关和电缆高压侧安装避雷器。

4.3 变压器防雷

变压器高压侧安装避雷器，提升防雷装置的防雷性能，同时也要在低压侧安装避雷器，是由于低压侧如果遭受雷击将会产生感应过电压，起到保护作用，限制正变换过电压。更为重要的是，避雷器的选择需要与线路额定电压和电压等级保持一致，避免接地下线过长，如果接地下线长，则会增加雷电流陡度和自感电压，对10 kV及以下配网稳定运行带来负面影响。

4.4 加强设备检修维护

为了保证10 kV及以下配网稳定运行，提升配电网的防雷性能，应该定期进行设备检修维护。定期更换存在缺陷的避雷器装置，检测避雷器的防雷性能和接地电阻值，检查接地引下线，一旦发现不合理之处应及时改进，保证良好的运行状态，最大程度上降低雷击事故概率。除了上述几种防雷技术和措施以外，还有其他的防雷技术，如延长闪烁路径，有助于熄灭电弧，提升绝缘强度；选择绝缘性能的材料，在配电线路中增设绝缘点，保护配电线路；如果是干燥季节，结合实际工作需要适当的增加电阻测试频率，获取精准可靠的电阻测试结果。结合实际情况，选择合适的防雷保护措施，最大程度上降低雷电事故发生概率。