试析10kV配电线路防雷保护措施

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　　【摘 要】10kV配电线路属于电力系统的重要组成部分，其防雷工作直接关系到供电安全问题，也是电力系统安全、可靠、稳定运行的基础。在新形势下加强对10 kV 配电线路的防雷保护是配电网系统中最核心的问题。
　　【关键词】10kV配电网；供电安全；防雷保护
　　随着经济的快速发展，社会各方面用电量骤增，原有的配电网难以满足人们日益增长的用电需求，因此配电网的建设、改造得到了供电企业的广泛关注和高度重视。电缆敷设进度慢，投资较大，而架空裸导线存在着走廊和安全问题，故架空绝缘导线在当前应用最为广泛，特别是广大的农村地区，农网升级改造后，架空线路绝缘化率达90%以上。其优点固然很多，但也有弊端，最为突出的就是雷击断线故障。
　　雷電是常见的一种自然现象，也是引起10kV配电线路故障的主要因素。因此，为提高10kV配电系统的整体质量，首先必须抓好10kV配电线路的防雷保护工作，采取全方位、多层次的有效防雷保护措施。这样才能满足广大群众的用电需求，也能尽量减少雷击风险。
　　1.10kV架空绝缘导线雷击断线原理分析及现有预防对策
　　1.1原理分析
　　雷击是一种带电云层与地面放电的自然现象，通常分为直击雷和感应雷，前者是指云层直接对地面某一点放电，破坏力巨大；后者又叫二次雷，多指直接雷发生后，所产生的余波，对周围事物造成的放电现象。
　　过电压击中裸导线后，工频电弧会沿着导线移动，因为弧腹温度低于弧根，而弧根沿着导线表面滑动，弧腹则向空中飘浮，导体通常不会被烧损，也就不会发生断线故障。而绝缘导线被雷电过电压击中时，过电压势能大但时间短，通常会引起绝缘层被击穿，从而发生绝缘子闪络现象。同时，工频短路电流受限，不像裸导线被击中时那般，弧根在表面滑动，以至于高温度的弧根，容易集中在被击穿后的绝缘层处燃烧，最终因雷击导致断线。
　　2.10kV配电线路防雷保护措施存在的问题
　　2.1 设计安全缺乏合理性
　　当前10kV配电线路雷击事故频发，其中有很大一部分原因就是配电线路的设计安装环节不够合理。大部分配电电路设计中的防雷设计均是参照最根本的标准开展的，并未考虑到当地的地质情况与气候条件。
　　2.2 防雷设备的匮乏
　　一些电力企业为了节约开支，倾向于使用公用的避雷器设备。这虽然具有一定的防雷功能，但防雷效能均有不同程度的下降。不少电力企业在架设10kV配电线路线路前，已预先设定了安装数量。因此，避雷器数量不多，无法达到相应的防雷效果。
　　2.3 配电线路本身存在的难以避免的问题
　　通过大量实践发现，10kV配电线路受到雷击的原因之一是由配电线路自身引起的。由于配电线路存在一些问题无法彻底消除，如线路架空、地极接地电阻等问题，导致线路会遭到雷击。
　　2.4 设备维护管理不到位
　　10kV配电线路及相关防雷设备并非安装后就万事大吉，还须定期进行巡回检查，及时处理相关故障，确保设备的正常运行。目前，大部分电力企业对配电线路的管理采用的是人工管理。在一些偏远地区，线路管理难以达到标准要求，导致线路中的隐患难以被及时察觉，从而为线路的运行埋下安全隐患。另外，不少工作人员的专业技能不高，对工作缺乏较强的责任感，不能及时察觉线路中存在的磨损、老化、断股等问题，因此，线路故障经常发生。
　　3.现有防雷击预防措施
　　3.1目前多通过两种方式预防雷击断线：
　　一是疏导法，该方法通过裸露绝缘子附近的绝缘导线，达到弧根移动的目的，如此一来，高温弧根就不再集中于一点燃烧，绝缘导线也就不易烧损。该方法成本较低，操作难度不高，不过绝缘导线一旦裸露化，绝缘性和密封性就会受到影响。
　　二是堵塞，在绝缘导线上安装避雷器等装置，提高其绝缘性，从而降低闪络发生率，阻止雷击后工频电流起弧。该方法具有良好的保护效果，但是成本较贵，安装具有难度。
　　3.2按具体的方法来分，有以下多种：安装氧化锌避雷器、架空避雷线，使用钳位绝缘子，增强导线绝缘能力，加长闪络路径，使用防弧金具、过电压保护器等。最后两种方法在目前应用较为普遍，能够起到很好的保护效果。
　　3.2.1增强线路局部绝缘性能。在绝缘导线固定部位增厚绝缘层，被称为架空绝缘导线。即指运行放电从加强绝缘边缘部位或击穿绝缘皮后击穿导线，从而提高了局部绝缘性能。同时，能使线路的冲击放电电压增大，而且能节约线路造价。
　　3.2.2安放避雷器，以对架空绝缘线路形成有效的保护。避雷器容易老化的主要原因在于长时间受到工频电压的影响，偶尔还须承受雷电产生的过电压与工频续流。一旦避雷器老化后便会出现故障，导致配电线路供电不稳定。为解决这一问题，通常使用金属氧化物避雷器。在配电线路雷击高发段进行选择性安装，同时，将避雷器安装在柱上开关、配电变压器等相关配电设备上。
　　3.2.3经实验证实，在绝缘子两端并联放电间歇，可避免绝缘导线的绝缘层被击穿。从根本上解决了绝缘导线的雷击断线问题。
　　3.3在建设线路杆塔的时候应严格遵守施工标准与验收标准，保障线路的防雷水平。对工作中的线路杆塔，应在雷雨季节来临前完成接地电阻测量工作。为改善接地电阻值一般可采用4 种办法，包括增加接地面积，增设接地扁铁，接地槽换土，敷设相关降阻剂等措施，以起到防雷作用。
　　3.4 降低接地电阻
　　降低接地电阻是减少线路跳闸的有效措施。由于10 kV 配电线路雷击跳闸问题大多数都是由感应雷造成的，而使接地电阻变小有利于雷电流冲击波的泄放，以免雷电冲击波损坏相关配电线路设备。同时，通过降低接地电阻能使雷击对杆塔的电位降低，预防雷电波经地面反击配电线路。降低接地电阻通常采用2 种措施：一是水平接地体，对接地装置进行防腐处理，尽量延长接地网的使用寿命；二是应用降阻剂，实践证实，将高效膨润土降阻防腐剂添加到水平接地体周围，可使杆塔的接地电阻变小。 　　3.5 10kV配电设备的相关防雷措施
　　配电变压器防雷措施：低压侧安装低压避雷器，与高压侧避雷器、低压侧中性点、变压器外壳共同接地。接地电阻值大小：容量<100kVA 的配电变压器接地电阻值必须在10Ω以内；>100kVA的，接地电阻值必须在4Ω以内。
　　柱上开关的防雷措施：研究发现，柱上开关由于缺少避雷器保护，一旦开关打开，雷电波将会沿着配电线路到达开关处，产生雷电全反射。若雷电较大时会对开关造成严重损毁。应在开关、刀闸两侧安放避雷器，起到防雷作用。
　　电缆分支箱的防雷措施：近年来电缆分支箱与环网柜得到了更广泛的应用，而相关防雷问题也逐渐暴露出来。目前，一般采用抑制感应雷过电压来预防雷电，适用于10kV电缆化的环网供电系统。常见做法就是使用避雷器，要注意避雷器保护点位置的选择。一是，对整个环网回路的任一单元都安设避雷器，由于避雷器数量偏多，存在一定的局限性。不仅增大了成本，而且也影响到系统运行的整体可靠性。二是，有选择地在环网单元安设避雷器。这须根据电网的具体情况选用合适的避雷器安装方法。若在环网回路中有一段架空线路，应将避雷器安装在架空线路两端的环网单元上。无间隙金属氧化物避雷器具有免维护、防爆脱离功能等优点，是最理想的避雷器。
　　3.6 重视线路的维护管理
　　线路管理人员要加大对配电线路的监管力度，严密监控配电线路的运行状态。同时，结合用电需求对线路的分布情况进行适当调整，以尽量避免线路超负荷的问题出现。遇到用电高峰期，可通过红外检测仪来了解线路连接器的温度，若温度有异常应马上采取相关应急措施，防止配电线路由于温度过高而导致线路熔断或变压器被烧毁。此外，还应加强对相关配电线路设备的管理，由专人负责，做到定期检查，定期维护。比如，对开关、电缆、避雷器等设备要定期检测，若发现问题应马上进行维护或予以更换。对已经报废或无法满足线路正常运行需求的设备应尽快报备，以加快更换速度。注重对管理、维护人员的业务培训，提高其专业能力以及对突发线路故障的处理能力。
　　4结束语
　　作为当前社会不可缺的资源，电能供求日益紧张，配电网中10kV架空绝缘导线明显增多，随之而来的安全问题也不容忽视。雷击断线是发生率较高、威胁最大的一种故障，必须采取有效的措施尽量避免。
　　（作者單位：国网武汉汉南区供电公司）
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