配电线路防雷措施及保护效果分析

张子灵 孙秋雅 国网江苏省电力有限公司句容市供电分公司

在电力系统中，配电网的建设环境变化较大，线路布局较为复杂，在对其进行日常维护时难度较高，并且其线路在运行的过程中，常常会遭受到雷击灾害的影响，从而导致线路出现短路及开关跳闸事故，严重影响着配电网运行的安全稳定性，因此，必须对配电网的防雷技术进行深入研究，完善当前的防雷系统，合理选择防雷策略，以保护配电网运行的安全性。

一、架空配电线路中做好防雷与接地工作的必要性

一般情况下，架空配电线路的运行处于露天环境中，故自然环境中能影响其正常工作的因素较多。在诸多因素中，雷电因素的影响最为重大，有数据显示，在架空配电线路发生的故障中，因雷击造成的跳闸占据比例约达2/3。在雷电天气中，只有具备良好的防雷电设施，才能避免线路遭受雷击而干扰电能传输甚至使传输中断，以提高电能传输质量和效率。随着架空配电线路的普遍应用，为了解决上述问题，首先，在架空配电线路的构成上，绝缘体起到了重要作用，一方面需要使用绝缘体将配电线路固定在杆塔上，另一方面绝缘体也在很大程度上保证了配电系统的正常工作。其次，更为重要的是接地装置的设计，这是防雷系统的核心组成部分，也是为提高线路防雷能力所必要的设计。杆塔接地装置是架空配电线路接地设计中的最重要部分，其主要作用是将雷电引入地面，避免配电设备受到雷击而发生跳闸。综上可知，对于在露天环境中运行的架空配电线路，防雷工作至关重要，而在防雷系统中接地装置是其核心部分，只有做好接地装置的设计，才能提高配电系统的防雷能力，进而保证配电工作稳定进行。

二、雷击灾害对10kV架空配电网的影响

10kV配电网当前在我国应用十分广泛，在绝大多数中低压电力系统当中，都是通过中性点不接地及消弧线接地的方式实现供电，这就是我们所说的小电流接地系统，也是10kV配电网系统运行的主要方式。因此，可以将10kV架空配电网所遭受的雷击灾害分为直击雷与感应雷两种，由于配电网自身存在结构复杂性强、绝缘性能较差等弊端，加之为在配电线路中加装避雷线、避雷器等避雷设备，所以一旦遭遇直接雷灾害，配电线路会受到非常严重的影响。当直接雷灾害发生时，会产生较高幅值的电压，不仅会造成各种设备的损坏，还会因雷击导致必然性的跳闸问题。目前所遇到的直接雷事故数量在不断降低，但是因雷击灾害所导致的感应雷灾害频繁发生，该灾害发生后会出现闪络或短路故障，目前基本因感应过电压而出现的概率高达百分之九十，所以提高10kV架空配电网防雷性能，是非常必要且迫切的工作。

三、10kV配电线路出现雷击原因

雷击主要指的是雷云之间或者通过雷云对于整个地面物体进行辐射放电的一种光学物理自然现象。当10kV配电线路穿越较高建筑物或其他物体时，这些较高的建筑物或其他物体最容易落雷，造成10kV配电线路直击雷的发生。当10kV配电线路逾越河道、湖泊等空阔水体时，水体的导电性质使一条配电线路上可能会有雷云快速聚集，并汇集大量束缚电荷，当雷云在地面上连续进行快速放电后，线路上的特殊束缚电荷被大量激发和迅速释放，造成10kV配电线路感应雷的发生。当10kV配电线路遭遇直击雷或发生感应雷，雷电波便沿着配电线路进入配电所。如果没有对线路进行防雷保护措施，将会直接造成配电所的电气设备严重破坏，甚至可能造成重大人员伤亡。

四、配电线路防雷措施探讨

（一）提高线路绝缘水平

为了有效地解决雷击线路跳闸问题，可以采用加强线路绝缘的方式，这种方式的应用效果比较明显，广泛应用到了实际工程领域中。从具体实施上来看有两个方面，其一是提高绝缘子数量；其二是利用架空绝缘导线、瓷横担等方式直接替换裸导线。相同条件线路雷击绝缘能力水平相同条件下，采用瓷横担可以有效率地降低不同线路受到雷击导致跳闸的概率。提高配电线路的裸绝缘技术水平，可以提高线路在直击雷和感应雷过电压下的防雷性能。参照有关仿真实验数据结果，增强绝缘性，有助于改善在两种过电压情况下的防雷效果。受到雷电过电压的影响，耐雷水平与绝缘子片数存在正相关的关系，在建弧率降低之后有助于减小跳闸事故的发生。研究表明，绝缘子内片的数量直接影响到线路性能高低，一般可以通过线性关系进行描述，增加绝缘子有助于达到更高的耐雷水平，可以将跳闸率控制在较低的水平。

（二）架设避雷线

架设避雷线是配电线路防雷保护最基本措施，通过减小雷电对导线的耦合屏蔽作用、减小电流量产生防止雷电直击导线的作用，对于防雷保护十分有效。架设避雷线的防雷效果根据线路电压不同而不同，一般而言效果成正向关联。实践表明，对于电压在110kV以上的线路，需要以20°~30°的保护角全部架设避雷线；而达到500kV的线路则需要将保护角降至15°左右。保护角的不同，既影响雷电绕击率，也同时影响两根避雷线之间的距离设计。

（三）加装避雷针

避雷针主要是专门用于防止露天配电设备和比较高大型建、构筑物遭遇直击雷的装置。它由受电尖端（接闪器）、接地引下线和接地装置三部分构成。避雷针利用其屹立地面的有利位置，当附近空中有雷电放射时，把雷电流引向自身，并通过大地泄放，避免所在建筑物遭遇雷击损坏。但传统的避雷针需要经常地养护，我国研制的氧化锌避雷针能够实现全面保护10kV配电线路安全的目的，避雷针引雷和防雷是目前我国10kV配电线路最为常用的一种防雷技术手段。

（四）安装继电保护装置

想要减少雷击事情的发生，那么就应该积极的采取相应措施，以此来减少雷击对于配电装置的影响。因为对于雷电而言，自身有着一定的偶然性。所以，为了能够让其配电线路稳定运行，就应该在这其中安装继电保护装置，进而来减少雷击的出现，减少配电线路停电的事情发生。保证在发生瞬时性故障的时候，能够让其配电线路自动关闸，然后等待故障消失后，自动合闸供电。

（五）架设耦合地线

根据地理环境的差异，在10kV配电网运行的过程当中，针对雷击事件频率较高的区域，在线路架设期间，可以在导线下方加设一条接地线，在提升线路耐雷水平的同时，降低线路在后期运行期间出现的跳闸率。加设接地线能够增加分流，促使雷电流通过杆塔导入大地，从而稳定塔顶的电位。在耦合地线的加设过程当中，主要设立位置在导线下方以及线路两侧位置处，以平行架设为主。

（六）安装自动重合闸装置

对于自动跳闸功能而言，其是电网供电系统的自我保护方法之一。供电系统跳闸以后，配电线路上相关的故障便会自动消除，如果配电线路在运行过程中受到雷击，那么自动跳闸装置便会将配电线路上产生的网络放电故障进行自动消除，避免配电线路处于长期故障的状态。因此，要在配电线路合适的位置安装自动重合闸装置，并将该装置与供电系统的继电保护器进行有效的连接，以此来提高系统整体的稳定性与可靠性，从而实现线路在受到雷击跳闸以后的自动恢复效果。

五、防雷措施保护效果的影响因素分析

（一）环境因素

架空配电线路分布广泛，结构复杂，线路遭雷击时，其雷电过电压类型将受到外界的环境因素影响。对于主要分布在城区的这些架空配电系统线路，线路附近大多可能存在线路树木或其他建筑物，线路平均杆塔高度约设定为10m，树木和其他建筑物的高度将不会超过其他线路或桥杆塔高度，由于线路树木和其他建筑物的雷电屏蔽保护作用，雷电一般上都不会直接接触击中这些架空电力配电系统线路或桥的杆塔，线路上遭受直接冲击雷电力作用的放电概率相对较小，一般由于雷击而放电引起的线路故障大多可能是雷电感应器的雷电超过电压所导致造成。这一情况下，必须要立足于阻挡感应雷过电压的层面入手来开展防雷保护工作，例如可以在合适的位置设置避雷器，有助于减小跳闸率。

（二）降低杆塔的接地电阻

配电线路的抗雷能力取决于节点电阻的大小，接地电阻越小，雷电通过导线的性能就越高，雷电对配电线路造成的影响就越小，防雷性能就越好。因此，在对既有杆塔的接地线进行更迭时，就要根据杆塔所在地区的生态环境以及天气信息尽量低的设置电阻，以此加强接地线的导电能力，减少雷击对配电线路的影响。同时，该种方法也是最为直接的减少雷击事件的方法，且需要的施工成本也最低，线路的磨损也较小。

（三）做好巡视维护工作

日常工作中就应保证巡视工作的总体效果，在雷击季节临近日期应加强日常巡视，加强对防雷装置、高压引线和接地情况的全面巡视，如发现有设备不满足要求，就要及时进行修复，提升设备的性能，尤其是要对一些故障后的装置做好更换。对于配网电力线路系统的接地装置，应采用周期性接地电阻测试的方式满足要求；巡视过程中如发现配电系统防雷不合格要发出要求整改，或通过引进新技术来改善接地装置的性能，满足工作要求。

六、结束语

配电网防雷技术应用的效率决定了其线路电力传输的安全可靠稳定性，从而决定了人们生产生活的质量，就配电网运行而言，必须做好对雷击灾害的防范，在现有技术的基础上，进一步完善配电网的防雷技术，已达到提高配电网运行效率的目的，在实际应用中，应因地制宜，根据不同的地理环境来采取相应的防雷策略，从而在最大程度上避免雷电对配电网线路的损害，保证配电网系统的安全运行。