浅谈10kV架空配电线路防雷措施

杨雁琳

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，电力行业发展也十分快速。文章简要介绍了雷击对架空配电线路的危害，结合10KV架空配电线路特点，分析了雷击事故中设备方面的原因，阐述了10KV架空配电线路的主要防雷措施，并对各种措施的特点进行了分析。

关键词：危害;防雷措施;配电线路

引言

近些年我国经济迅速发展，人民生活水平日益提高，然而社会的发展离不开能源的消耗。电能作为重要的二次能源，在国民生活中占有举足轻重的地位。输电线路作为电能传输的通道，是电力系统的重要组成部分，然而也是电力系统最薄弱的环节。由于输电线路分布区域广，绝大多数处于室外，经常处于大风、暴雨、雷电以及各种不确定因素的环境下，从而给电力系统的运行造成威胁。雷电作为常见的自然现象，是导致输电线路出现故障的重要因素。由于雷击引起输电线路的过电压可达到几百万伏，这一过电压也称为外部过电压或者大气过电压，如果这一大气过电压在系统内传播，就会给系统中的电气设备的绝缘带来极大威胁。加强防雷接地设计和设备维护，可以减少或防止此类问题的发生。

1雷电放电概述

雷电作为常见的自然现象，在电力系统中会引起超过正常电压很多倍的雷电过电压，它是造成电力系统故障的主要原因。雷电放电所产生的雷电流流过输电线路将引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应，从而对输电线路安全稳定的运行产生巨大的威胁，所以在设备投入运行之前要进行运行截面的选择、设备的稳定性、开断能力、关合能力等一系列校验。从气体放电的特性来看，雷电属于一种超长空气间隙的火花放电过程。在设备实际运行时，雷电流具有极性效应，设备可当作棒极，雷云相当于板极。根据雷电放电的三个阶段，可将雷电流绘制成标准雷电流波形进行分析。

2雷击故障的主要类型

雷击将在系统中产生雷电过电压和雷电过电流。雷电过电压将危及设备绝缘甚至造成停电;雷电过电流将损坏被级物体。雷击故障的主要类型分为以下三种。1）直击雷过电压，被击中物体将产生高于正常电压的过电压。输电线路大多工作于户外，考虑实际情况的需要，如果输电线路架设较低，由于树木、道路、鸟兽和一系列人为因素，会造成线路损坏、短路等故障。所以一般高压输电线路架设的很高。但是线路高度的越高，受地理环境的影响，独立架设在空旷的山区中，遭受雷击的几率也大幅提升。当雷电击中杆塔导致绝缘子对地电位超过对导线端电位，从而形成反击。2）感应雷过电压，输电线路附件会有其他物体，当雷电击中这些物体时，由于电磁感应现象，在设备或输电线路上会形成过电压，从而击穿绝缘子，造成短路故障引起跳闸。3）高压雷电入侵波。雷电击中输电线路，雷电中的能量在输电线路中以波的形式传播，最终进入发电厂变电站，对电力系统中的设备形成过电压，危及绝缘。

310KV架空配电线路防雷的措施

一直以来，雷击事故是影响架空配电线路供电可靠性的主要因素。为防止雷击事故，可采取以下措施。

3.1架设避雷线

避雷线架设在线路上方并且直接接地，可以降低雷击事故的概率，提高线路耐雷能力。避雷线可抑制感应雷过电压，以距地10M的架空线路为例，通过计算可得在线路遭受雷击时的感应雷过电压约为500KV;当架设避雷线后，感应雷过电压约为300KV，比未架设避雷线感应过电压降低近20%，由此可见避雷线可以有效抑制感应雷过电压。根据电力方面相关规定，电压等级1-10KV的架空线路，一般不架设避雷线;但是应根据负荷重要程度、地区雷暴日大小、地形条件及总投资等因素，选择架设避雷线。

3.2采用合适的防雷接地装置

接地电阻是防雷措施中一个重要的参数，在防雷设计中具有重要意义。各种防雷设备要配备合适的接地装置才能达到降低过电压的目的，所以接地装置在防防雷中尤為关键。防雷接地是一种常见的接地装置，使接地电阻减小则可以增加输电线路的耐雷水平。如果接地电阻阻值过大，线路遭受雷电袭击时，杆塔顶端的电位将会随接地电阻值的增大而升高。过高的电位将使绝缘子发生击穿现象，导致线路出现故障;反之降低线路接地电阻则将降低杆塔顶端电位，对输电线路绝缘有一定的好处。输电线路大多处于室外有着错综复杂的地理环境，受环境的影响使得接地电阻大不相同。所以不同的环境与不同的接地体相对应，通过导线将接地体与避雷线相连接，埋藏在大地中的接地体大多采用扁形或圆形钢;由于有些环境中岩石的土壤电阻率较高，为了减小接地电阻有时需要加大接地体的尺寸。在高电压等级输电线路当中可采用增大接地网面积，接地网的电容与其面积成正比，电容值越大对应的电阻值将会越小;增加垂直接地体同样是利用电容增加的原理降低基地电阻。

3.3沿线敷设耦合地线

架设耦合地线是一种有效防止绝缘子发生反击导致线路故障的方法，其原理与避雷线有部分相似，一般用于电压等级不高的输电线路中，在实际施工带电作业时是需要注意有可能会产生感应电压，对操作人员的人身安全造成一定的威胁。

3.4减少避雷线保护角

避雷线保护角是避雷线和导线间与垂直线的夹角，架空地线如果具有较小的保护角，那么当出现雷电时，发生绕击的概率将减少，从而提高输电线路的耐雷水平，但是出于经济性和安全性的角度考虑，不同的电压等级对保护角的大小要求各不相同。保护角的选取要在线路安装之前就做好预算，当线路投入运行时则不可改变保护角的大小。同一电压等级架空线路处于不同地区时，其避雷线保护角也应有所区别，一般山区雷电更为频繁，所以山区的架空线路上避雷线保护角应较平原地区避雷线保护角小一些。

3.5提高线路绝缘强度

输电线路的绝缘水平主要取决于绝缘子，在过电压下，如果绝缘子的绝缘强度不够，则会发生闪络，从而导致线路故障。所以适当增加绝缘子的个数、增加每一串绝缘子的表面积、增加绝缘子的爬电距离等方法可以有效提高闪络电压的大小，提高线路的耐雷水平。悬垂式绝缘子串对地杂散电容大于对导线杂散电容，导致绝缘子串上的电压呈现U型分布，其中对导线侧的电压最高，对地侧的电压次之，中间的电压最低。一般采用分裂导线或者加装均压环来使电位分布均匀。

3.6采用避雷器

常用的避雷器有阀式避雷器和氧化锌避雷器，避雷器除了可以限制雷电波从外入侵到电力系统外，还限制因操作而引起的内部过电压，具有一举两得的效果。氧化锌具有非线性伏安特性。在低电压时呈现高电阻性，在正常工作条件下几乎没有电流经过，在雷电过电压时呈现底电阻，可以泄放大量的雷电流，当雷电消失之后又恢复到原来的工作状态，从而达到保护输电线路的目的。同时金属氧化物避雷器还有一个好处是没有空气间隙，不受电弧的影响，不存在灭弧和电弧重燃危及线路绝缘的物体。由于上述特性使之广泛使用于输电线路的防雷措施中。

结语

在10kV架空配电线路的设置过程中，应当认识防雷设计在其中的重要性，同时也是保障线路实现安全运行的重要方法。结合当地的具体情况，在对地形地质条件进行综合考察之后，在进行相关防雷方案的设计，并配置相关的防雷装置，从而实现对雷击事故的控制，为整个配电线路构建一个安全的运行环境。

参考文献

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