简述10kV架空配电线路常用防雷措施

2021-09-02李杰炽

科学与信息化 2021年22期

李杰炽

广东怡信电力工程有限公司广东佛山 528200

引言

当前城乡电网主要为10kV架空配电线路，这种线路较为复杂，并且容易受自然环境影响，整体绝缘水平较低，所以容易出现跳闸等事故，在配置架空配电线路过程中要提升防雷水平，改善防雷配置，比如对配电线路的雷击跳闸加以控制可以确保人们在日常生活中用电安全，以下对相关内容进行分析。

1 10kV配电网线路的特点

1.1 线路分布较为复杂

10kV配电网系统具有线路复杂特征，表现为线路长、面积广，还存在着重复分布情况。由于线路多数在户外敷设，所以更加容易受到外界因素影响而导致故障频发，在故障排除和运行维护方面难度更大。通常来讲，一根配电主线中包括多个分支线路，以此为不同方向提供电力资源，同时也由于线路分布复杂影响了电力信号的传输，一旦某个位置出现故障要想快速判定故障位置难度较大[1]。

1.2 接地电阻较大

一般情况下，如果配电电路运行期间出现接地故障就会产生电阻，电阻过高会影响对电网故障的判断和定位，还会对电路信号强度削弱。此外，当前多数10kV配电线路杆塔为混凝土材料，这种材料会加大故障出现时的电阻，不利于定位和检测故障。

2 雷击对10kV架空配电线路的威胁

在自然界中雷电是自然现象，会导致雷击事故出现，这是由于地表湿气蒸发和凝结后产生水滴，并在上空逐渐形成大面积的云，在气流影响下相互摩擦，进而形成带有正负电荷的电云，雷击10kV架空配电线路后在导线中出现强烈的电磁感应，短时间形成高电压，对电网的线路造成不利影响，比如跳闸、烧坏避雷器，进而对正常输电造成影响，不利于社会经济的健康发展。

10kV配电网利用较为广泛，主要用于中低压电力系统，通过中性点不接地以及消弧线接地方式满足供电需要，也就是小电流接地系统，这是10kV配电网系统运行的重要方式，一旦受到雷击灾害10kV架空配电网运行也会受到影响。可将雷击灾害分为直击雷以及感应雷。配电网具有结构复杂、绝缘性差等特征，加之配电线路中设置的避雷器、避雷线等设备，如果遭遇直接雷灾害会严重影响配电线路，表现为电压幅值增大，损坏电力设施，出现跳闸情况。尽管当前直击雷事故逐年减少，不过由于雷击灾害导致的感应雷破坏电力设备的情况较多，据统计感应过电压而导致的配电网故障大约为90%，故障发生后主要表现为闪络故障[2]。

3 10kV架空配电线路雷击的过电压形式

3.1 直击雷过电压

整个过程为雷云击中物体时，物体内部产生强大的雷电电流，由此在塔杆电力装置中产生大量电压。

3.2 感应雷过电压

主要为雷电击中周边大地时，由于导电自身电磁感应产生过电压，通常情况下构成部分包括静电分量和电磁分量，静电分量过程中经过先导通道中的雷电电荷静电场瞬间消失，引发电磁感应电压，电磁分量主要是雷击电流出现在先导通道中引发的感应电压。

4 防雷措施在10kV架空配电线路的利用

4.1 提升辅助线路绝缘水平

对10kV架空配电线路运输产生的主要影响因素为地形地貌或气流，容易出现重复性闪络情况，常见于山区供电线路。通常情况下，多回路供电线路共同设置于同一组杆塔，从而达到节约供电线路投资的目标，但需要重点关注线路中间的塔杆，多个回路技术可造成传输距离较远。若线路受到雷击会导致线路绝缘子击穿地面，这一过程中会对设置于同一塔杆的其他回路产生影响，威胁配电线路供电质量。

针对这一问题，需要增加线路绝缘强度，利用绝缘导线代替裸露的导线，同时增加绝缘子片数量，也可以在绝缘子支架上增加或者更换绝缘子型号以及绝缘皮（如图1），还可以使用并联的方式连接绝缘子，对雷击电流进行分流，从而增强配电线路的防雷水平。同时同杆塔多回路亦可采取不平衡方式，如果不同回路的绝缘水平相同，配电线路遭受雷击时会产生反击。当不同回路的绝缘水平不同，绝缘水平低的设备出现闪络时，其他回路的耦合概率就会相应增加，变相提高了其他回路的防雷水平。另外，在配电线路施工期间需要根据实际情况进行防雷措施的设计。需要说明的是，不同地区下路设计过程中必须充分考虑当地气候情况，满足线路的耐雷水平，以此对接地现象检测。在雷雨季节需要进行接地电阻的测量，比如利用接地扁铁可以增大接地面积，改善电阻值，提升防雷效果[3]。

图1 架空配电线路的防雷方法

4.2 安装避雷器

10kV架空配电线路安装避雷器，在选择过程中必须和地区线路特征相匹配。其中氧化锌避雷器较为实用，能够转化过点能，提升隔离效果。将其安装在电阻片上方可提升系统运行效果，保证线路长期受到保护。为了降低10kV配电线路故障，安装避雷器是目前有效方式，其中线路避雷器、配电用避雷器、电站避雷器是主要类型，根据避雷器的不同结构可分为间隙避雷器以及无间隙避雷器。对于感应电压来说，安装向导线使避雷器产生动作，导入电流传输到大地中，之后导线之间产生耦合效应，并且部分电压会降低绝缘子两端的电压，对耐雷能力产生改善作用。不过10kV配电线路自身的特征发生短路后会导致线路调整事故出现。此外，避雷器安装位置的选择方面还要考虑当地天气情况和经济情况，一般需要在重要设备上安装（如图2）。

图2 避雷器图示

对于配电设备的防雷保护，可以在配电器高、低压两侧进行避雷器安装，以此连接低压侧的中性点、高侧压避雷器以及变压器外壳，最终形成四点共一地的现象。根据这种情况，可以满足接地电阻对规定配电变压器电阻容量。当变压器超过100kVA，为了确保电网正常运行需要，应在电网中进行开关和刀闸安装，进而满足灵活配电需要。需要说明的是，如果只在开关一侧进行避雷器安装，断开开关后形成电波反射，会对设备开关造成损坏。为此，需要在开关两侧设置避雷器。

4.3 降低10kV配电设备接地电阻

其一，采用接地体水平方式，这种方法在配电线路中使用较多，不仅能够改善配电设备接电网，还可以用于变压器开关的接地装置和杆塔当中。需要说明的是，如果未能采取防腐措施可能会导致接地电阻增大，进而造成设备超过正常电阻。

其二，通过降阻剂对电阻进行控制，也就是在水平接地体周边加大高效膨胀土的用量进行电阻控制，进而降低杆塔接地电阻值。在10kV架空配电线路建设过程中，对杆塔进行接地处理可以起到防雷效果。在遭受雷击后出现跳闸的主要因素在于感应器耐受值不高，所以采取降低接地电阻的方法能间接提升防雷效果，可以保护配电线路在雨天不会受到影响。一些雷电活动较为频繁的地区出现散落情况导致电力系统处于不安全状态，需要降低杆塔接地电阻，进而降低跳闸频率[4]。

4.4 其他防雷措施

针对10kV配电线路运行情况，相关线路管理人员需加强对线路设备的管理，定期进行检查维护。例如对开关、避雷器等设备进行检测，对于不达标的设备，需要及时进行维护或更换。除此之外，管理人员亦都需要留意10kV配电线路负载情况，对超负荷运行的10kV配电线路进行分流，避免10kV配电线路长期超负荷运行，加速设备老化，减低绝缘性，增加设备被雷击击穿的风险。