10kV配电架空线路避雷措施

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　　【摘  要】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。
　　【关键词】10kV;架空线路;避雷措施
　　1雷击对架空电力线路存在的主要危害形式
　　架空电力线路在受到雷击作用时，会导致其内部出现绝缘闪络，其主要被表现在两个方面。首先，绕击。这种形式主要是指其雷电在相线上进行直接作用，其遭受点击的概率，在一般情况下都与雷电在架空电力线路上定向和先导发展具有一定联系，如果其对应的迎面先导导线表现为向上发展，则在其遭受到雷击作用后，就会导致绕击损坏情况的出现。与此同时，其出现概率也与导线的数量、其分布形式和其临近的路线情况等相关。其所在地势的影响也相对较大，在一般情况下，其山区环境中的绕击概率相对较高，甚至会达到平原地区的3倍左右。其次，反击。反击形式在电力架空线路方面也是常见的，在其对应的雷击杆和塔顶上的避雷针或是避雷线在遭受到雷击后，会促进其雷电流的产生，实现接地，导致杆塔的电位升高，并使其导线上产生感应过电压。在这种情况下，促进其塔体电位和相导线感应电压合成电位差升高，使其高过高压送电线路绝缘闪络电压值，则会导致导线和杆塔之间出现闪络情况，也就是反击闪络。
　　2加强10kv配电架空线路防雷技术的必要性
　　10kv架空线路的防雷技术的开发，首要要了解的是雷电是如何产生的。闪电是在气流作用下在大气层或大气中发生的异质电荷的累积，导致某处被破坏。电荷中和会产生声音，光线和电力的强烈物理现象。這种放电过程会产生强烈的闪电和响亮的声音，这通常被称为“电雷电”。基于常识和相关信息，发现有以下几种类型的雷声：直接雷击、感应雷电和雷电入侵波。雷电流放电电流大，振幅高达数十至数百千安培。放电的时间极短，大约只有50～100us。波头的陡峭陡度高达50kA/s，是一种高频冲击波。雷电感应所产生的电压可高达300～500KV。放电时产生的温度达到2000k。因此，当雷电流流过建筑物，例如配电网络的10kv架空线路时，被击打建筑物的间隙中的气体被剧烈地扩展。水被完全蒸发，造成受损建筑物的损坏或破裂甚至毁坏，从而对人类和动物及设备造成伤害。可以看出，无论是哪一种雷电，对人员和配电网10kv架空线路的危害性都是巨大的。所以，保护配电网的10kv架空线路也至关重要，也就体现出配电网10kv架空线路防雷技术研究的必要性。
　　3分析10kV配电架空线路避雷措施
　　3.1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。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。
　　3.2安装避雷器
　　10kV配电线路安装避雷器，当杆塔同导线之间存在的电位差大于避雷器电压情况下，避雷器则会产生分流效果，避免绝缘子发生闪络现象。雷击跳闸现象发生概率较大的送电线路，应采取科学合理的选择性安装。线路避雷器通常包括无间隙型与带串联间隙型。①无间隙型。避雷器同导线之间采取直连，对电站型避雷器做出借鉴与延续，带有稳定的吸收冲击能量，运行与操作电压情况下，无放电延时与串联间隙不发生动作，避雷器自身不带电，排除电器老化问题;串联间隙上部与下部位置电极为垂直设置，放电特性无变化、分散性较小等特点。②带串联间隙型。避雷器同导线之间采取空间间隙进行有效连接，雷电电流出现则会承受工频电压产生的作用，可靠性良好运行期限较长等特点。带串联间隙型应用较为普遍，间隙存在的隔离效果，避雷器不需要考虑运行电压与老化问题，故障问题对线路运行不产生影响。
　　3.3增强线路绝缘水平
　　电力线路的耐雷水平增强后，使得雷电不能轻易绕击到导线上，以达到减少线路跳闸的效果。其具体做法比较直接，就是增多绝缘子的数量或是使用绝缘能力更强的绝缘子。这种防雷措施也是属于“拦截型防雷”。但这种防雷措施也有其局限性，一是成本问题，增加或增强所有绝缘子都不是一笔小的开支，供电企业必然要综合平衡讲究投入产出比，计算投资成效;二是安装和运维的便利性，绝缘子太长、太大或是太重，都会给线路的建设和运维带来很大的不变，且会连带影响到线路杆塔、金具、附件的选型和更换;三是绝缘防护能力的增强极限问题，毕竟雷电的电压和电流都是极大的，而线路的绝缘水平又不可能无限增强，现实中没有能够防住所有雷电的绝缘子。
　　3.4减小线路保护角
　　为降低架空路线绕击跳闸率，可采用减少保护角的方式。对于运行线路，减小保护角处理措施的可行性较差，尤其是位于山区的线路杆塔，在处理期间会受到塔头结构设计等影响，无法全面降低保护角。此外，采用减少保护角处理措施还会增大经济投资。因此，工程施工期间需合理选择线路保护角，以确保线路运行的安全性和经济性。
　　3.5优化改善接地装置
　　维护架空线路期间，应注重优化改善接地装置，以显著降低雷击跳闸率，尤其是环境恶劣地区。优化改善接地装置的措施主要包括两种。第一，降低接地电阻。线路的接地电阻即是线路杆塔的接地电阻，主要是在杆塔周边地下用金属导体布设接地电阻网络，并通过金属导体与杆塔的接地体连接。其作用是在雷击时，将雷电流直接通过接地引下线（或其他金属导体）引入接地电阻并随之导入扩散到大地中，降低作用在绝缘子串上的电压，以保持线路的耐雷水平。线路接地装置由接地电阻、避雷线和杆塔共同组成的，只有通过接地电阻将雷电流顺利的导入大地，这一整套的避雷装置才能够实现其避雷的功用。所以，当接地电阻阻值越低时，其导电入地的效果就越明显，降低线路接地电阻可以有效提升线路防雷效果。这种防雷措施虽然是作用在“疏导”雷电流入地，但就其本质上的作用原理来看，还是属于“拦截型防雷”。第二，增加耦合系数。按照雷击闪络反击原理，可通过接地电阻和增加耦合系数等方式提高线路耐雷水平。为增加耦合系数，可使用增加耦合地线和布设架空地线等方式。然而在雷击伤害期间存在稳态电磁感应和暂态行波过程，所以需使用杆塔接地射线方式改善接地装置分布情况，以增加耦合系数。
　　4结束语
　　总而言之，为降低雷电灾害事故产生，设计阶段需对10kV配电线路途经地区的自然情况、地形条件、雷电现象、土壤电阻率等情况做出充分的了解与掌握，并按照已经架设10kV配电线路稳定运行的实际经验等，采取对比的方式选取科学合理高效的防雷措施，增强10kV配电线路防雷能力。雷电是较为复杂且随机性较高的自然现象，需电力各个部门进行紧密协作配合，避免雷电灾害事故发生的频发，提升10kV配电线路稳定运行的可靠性。
　　参考文献：
　　[1]沈海滨，雷挺，贺子鸣，殷禹，康鹏，张搏宇，姚尧，齐小军，阎国涛.10kV线路用多腔室间隙防雷装置工频续流遮断能力选择建议[J].电网技术，2019，4304：1480-1486.
　　（作者单位：呼和浩特供电局）
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