10kV配电架空线路避雷措施

郭路宣 刘同银 王若飞 赵世磊

摘要：城市快速扩张的结果就是城市人口的用电需求不断地上升。由此对电力设备以及相关电力网络线路的运行稳定性和安全性的要求则变得越来越高。除了对人为造成的破坏进行预防之外，电力设备还需要预防雷电对其电力线路所带来的影响。本文将主要介绍雷电对10kV配电线路产生破坏的原因，对雷电给配电线路中所有的设备设施带来的影响进行分类。开展具体的分析和探讨来预防雷电对配电架空线路所产生的影响。

关键词：10kV;配电架空线路;避雷措施

随着我国经济的快速提升，人们对电力使用需求的可靠性和稳定性要求变得越来越高。10kV配电线路以及设备出现故障不仅会给人们的生活带来不便，同时也会给企业造成巨大的经济损失，进而降低电力公司供电服务的水平。近些年来因为雷电所导致的电力事故层出不穷，在整个电力事故原因中占据很大的比例，所以我们要对10kV配电线路设置中的防雷工作进行探讨，提出相应的防范保护策略。

一、雷电的破坏

在10kV线路的布设过程中，主要采用架空线的方式。有一些线路处于郊区或是野外很容易成为雷电袭击的对象。经过统计，我们发现在配电线路上出现电压超出85%的过电压数量，其中15%的原因都是由于雷电导致的。

（1）雷电感应。天空中的带电云层和与大地之间产生的巨大静电场。在雷击作用下出现大范围的电力释放，当正负电荷与附近地面中的导体、电力线路以及金属设备相接时，就会产生束缚电荷。[1]由于无法快速疏散电荷而形成了感应过电压。尤其是当雷击放电与输电线路相交时这种感应器过电压的数值可达到数百千伏，瞬间导致整个电力网络中的线路由于电流和电压过大出现绝缘闪络的现象，进而影响到整条线路上的所有连接的电气设备受到破坏。

（2）直接雷击。当雷电直接击打在架空电线路或是与建筑物接触时，强大的雷电所造成的电波会沿着输电线路直接进到建筑内部。同时高电位以及闪络放电的原因造成室内电气设备的损坏。雷电生成的电流值和电压数值非常高，低则几万伏瞬间电压值可达到几百万伏。而且它出现的时间非常短暂，短时间所释放出的巨大能量从功率角度来看具有强大的破坏力。

二、防雷思路

为了防止电力线路因遭受雷击而导致线路承受过电压的问题，除了提高电力网络线路的绝缘能力之外，同时还要对电力网络布设采取相应的防范措施，比如将避雷线架空，使因雷击对配电线路上产生的电弧快速消除，防止线路在高电压高电流的作用下出现熔断。当然还应当采用避雷设备或是过电压保护装置提高防雷的有效性。

三、防雷措施

（1）架空避雷线。一些电力网络尤其是10kV的电力线路架空配电线路多数处于较为空旷的位置，在雷电环境下很容易遭受雷。[2]对于这部分架空线路的布设可以参考电线杆架设的方式，设置避雷线或是采用屏蔽保护的措施以降低线路中所产生的感应电压。在完成防护设备的架设之后，雷电仍会绕过架空避雷线路对整条线路造成破坏。所以为了减少雷电对架空线路的破坏，我们需要降低雷电对边架空线路的保护角。将其与线路之间的角度设定为<25°，除去终端杆之外，避雷线应当在每根架杆上进行一次接地连接，并确保线路电阻值<30Ω。避雷线应当设置为辐射形和是环形。但是这种方式在成本上投入过大，而且在遭受雷击之后很容易形成反击闪络，引发电线熔断问题。

（2）线路避雷器。该设备的运行原理主要是结合绝缘设备一起相互作用来改变结缘闪络的出现的路径，利用相应设备防止出现跳闸的问题。雷电在电网中流通之后，避雷器会快速地熄灭雷电所产生的电弧，并切断相应的工频续流。所以利用避雷器设备有效改善由于雷击而导致的跳闸问题。

氧化锌避雷器是目前在电力网络设备用于防雷装置中的一种防雷设备，这种避雷器主要分为空气间隙和无间隙两类。有空气间隙的设备能够解决因瞬间雷击而成生的跳闸、断线的问题;而无间隙的避雷器只能控制因雷电所产生的较大电压和被截断的工频续流，同时能够再出现闪络之后吸收雷电所释放的电力能量。

在使用氧化锌避雷器时避雷设备与被保护的电气设备之间必须要符合以下几个条件：首先，氧化锌避雷设备在泄流之后的产生的残余电压要低于被保护设备所能够承受的最大的电压值。二者之间的伏安特性应当能够相互契合;[3]其次，要注意设备所产生的放电电压要低于被保护对象所具有的电压值，也就是说二者之间的伏秒性要相互契合。

线路避雷器能够有效地提高电力线路对于雷击的耐受能力，降低因雷击而产生的跳闸概率，使电力线路能够稳定运行。然而这种设备也存在一定的局限性：首先，动作电压以及残留电压等参数在设备生产过程中就已经预设，无法在后期进行调节，无法依据实际情况进行差异性保护;其次，避雷器设备主要是通过流容量来吸收电流，由于其具有局限性导致避雷器遭受雷电流量过大时，无法承受雷电流所产生的能量而引发爆炸;再次，避雷器设备很容易在使用过程中出现老化，损坏的问题，尤其是处于长期电压负荷的作用下，避雷器的阀片很容易出现腐蚀、老化的问题，进而引发电力网络出现故障;最后，避雷器投入成本较高，无法实现大规模的应用，而且使用一个阶段之后就必须要对避雷器进行更换或是调试，增加了设备的投入量和人员工作量。

（3）过电压保护器。这种设备主要是用于因雷电导致的过电压或是由于线路故障引起的绝缘闪络而导致的线路短路，可以利用其所具有的电阻特性将其所释放的电弧快速熄灭，从而截断工频续流的出现，防止因工频续流而出现的电流高温的问题，而对线路造成熔断或是线路跳闸的问题。[4]设备优点：这种保护装置无需更改原有线路设置，同时也不需要更换绝缘子。在设置时不会造成供电中断的问题，而且使用寿命长维护成本低。但是唯一的缺点就是需要增加杆上设备的安装数量以及相应的接地装置。

四、结语

10kV配电线路的运行水平会影响社会的正常发展，所以对其防雷电能力进行提升能够有效地确保电力网络的稳定运行。同时在设置过程中需要依照实际情况制定科学的解决策略，从而提高10kV配电线路的稳定性。

参考文献：

[1]李恒洁.10kV配电线路防雷及对策分析[J].科技与创新，2015（19）：154.

[2]黄石，卫志农，吴国梁，王华芳，靳宏伟.35kV配电线路防雷击断线措施的应用研究[J].华东电力，2012，40（09）：1571-1575.

[3]刘刚，陈荣锋，莫芸.10kV架空配电线路避雷线架设高度的探讨[J].电瓷避雷器，2012（04）：33-38.

[4]羅大强，唐军，许志荣，陈德智.10kV架空配电线路防雷措施配置方案分析[J].电瓷避雷器，2012（05）：113-118.