低压配电设施雷灾与防护
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摘 要：本文通过对湖南省醴陵市现行低压配电设施现状，及近年雷电对供电设施损坏情况统计和分析，结合作者从事相关防雷工作期间的体会，就我国低压配电设施在做雷电防护设计和施工提出几点建议。
关键词：直击雷雷电感应电弧特性
随着现代化的建设，在湖南省醴陵市广阔的地区范围内，建设了既复杂又庞大的很多电力设备构成的高低电压配电网络。配电网络中有配电设备，又有用电设备，它们是影响电力能量和质量的重要设备。
1 配电线路的主要防雷措施
1.1 雷电过电压在某条高压配电线路上发生的雷击事故的影响范围有大小以及其可能性的概率；
1.2 确定其防雷保护的程度；
1.3 制定在实际的配电线路上能使用的各种防雷措施。例如：在单相交流220V或者三相交流380V等的低压配电线路上，要考虑雷电过电压对低压配电设备的烧坏现象，以及对漏电形状产生的误动作等雷害事故。
雷电过电压产生的火花放电不是烧坏低压配电设备的原因，该火花放电导致配电设备的端子间短路，在工频电压作用下，使端子之间流过短路电流（电弧放电），这时的大量电能是烧坏低压配电设备的主要原因。低压配电设备的电弧与高压电力系统的电弧特性是不一样的，在端子之间有火花放电之后不一定发生续电流电弧，这是低压配电系统特有的性能。
2 低压用配电线路发生雷电过电压的频率
在非常多地区的低压配电网络上发生雷电过电压受到该地区的地形、气象条件雷暴日数、雷云的移动路径、雷击电流峰值高低、压配电线路的架设密度和雷电对地雷击密度等的影响。在这些因素中，对在低压配电线路上发生雷电过电流和电压峰值的清楚统计是重要的。
为了获取研究低压配电线的防雷措施的基础资料，国家电力部门在不同的地区对发生在低压配电线路上雷电过电流及过电压的观测，取得了统计数据等详细资料。
3 低压配电线路上发生的雷电过电压的情况
从配电线路上一直采取的防雷措施进行的研究来看，已考虑到在低压配电线路上发生雷电过电压的因素有：
※ 直击雷（直接雷击到低压配电线路上）；
※ 雷电感应（雷击到低压配电线路附近的地区时，对配电线路感应生成的电磁感应）；
※ 高压侧的雷电过电压是侵入低压侧的雷电过电压的原因，由于避雷器动作使大地（接地）电位上升，从电杆上变压器的高压侧过渡到低压侧的雷电过电压。
实际上，除了在低压配电线路上发生雷电过电压之外，还有雷击电流直接侵入配电线路附近的建筑物上设置的避雷针，使得大地电位上升影响到配电设备的接地系统的场合，应考虑这些是产生雷电过电压的综合原因。
3.1 从高压侧过渡到低压侧的雷电过电压。对低压配电线路上发生雷电过电压各种情况进行一般的分析时，也将高压配电线路上的雷电过电压侵入低压配电线路上发生雷电过电压所产生的各种情况，进行一些试验性的分析。这些分析过程中，在实际规模的高压配电线路上施加了雷电脉冲电压。由于配电用避雷器的放电使大地电位上升，通过变压器的过渡电压，使低压配电线路上发生雷电过电压。
3.2 感应雷过电压。对有关低压配电线路上发生雷电过电压的情况的试验进行分析。为了模拟在近处有雷击时的配电线路和雷电通道的环境情况，曾经电力防雷研究机构架设一条按现行配电线的1/4比例大小的模型线路，还从气球上吊下电线。这根电线上施加有脉冲电流流过，这时，测定在配电线路的导体上感应的电压波形。
4 低压配电设备用材料的雷电耐受特性
雷电过电压烧坏低压配电设备的情况。作为雷电过电压烧坏对象的低压配电设备，连接到低压配电系统的电源端子之间的距离为（5～10）mm的空气间隙，是没有用防雷元件保护的设备。
4.1 低压配电设备用材料的V－t特性。从续流电弧的触发到达火花放电的性能，通过试验来调查低压配电线路上用的各种设备材料的V－t特性.再断开时间为（1～3）μs左右，再断电压峰值为可动作的范围内，低压干线进线大约为50kV，变压器二次侧大约为30kV，低压配电设备上约为10kV。从这些结果值来看，电度表、低压进线箱等低压配电设备很容易是受到雷电过电压损坏的设备。
4.2 低压配电设备的电弧特性。在模拟低压配电设备的电源端子的电极之间要施加工频电压，用设定可能的雷电脉冲电压重叠在任意的接通相位上的方法，对再现电弧的试验进行调查。
从这个试验得出的电弧电压波形来计算电弧电流波形：在单相供电系统中，侵入到模拟电极的雷电脉冲接通相位与电弧电流峰值的关系。雷电过电压的接通相位对供电电源电压影响是较大的。
三相三线式供电系统，在三个线间电压之中至少有一个线间电压常常在其低压配电设备固有的最低电弧电压以上的场合，在任何相位时，雷电过电压的侵入会发生电弧续流的情况。
5 低压配电线路的防雷措施的现状
5.1配电线路的防雷措施，到目前为止，还只是进行了一般性的研究和防护。在有关的配电线路的雷电耐受设计时，在变压器安装低压配电线路的中性线进行了接地，这样能够有效防止雷电过电压的危险。作为低压配电线路的防雷措施，低压配电设备要有高的绝缘强度，所以，安装适当的防雷器对配电设备也能起到不错的保护作用，除此之外，进行多重接地系统也能抑制雷电过电压。
5.2利用架空共用地线在低压配电线路进行1处以上的中间接地，构成了多重接地系统。为此，可以降低侵入低压配电线路的雷电过电压，而抑制在配电线路附近落雷时，在配电线路上感应生成的感应雷，有很大的用处。
5.3架空共用地线的感应雷的效果，架空地线同样也能抑制由于相互的电磁感应在配电线路上发生的感应雷电过电压，就能说明架空共用地线可抑制低压配电线路的感应雷电过电压。
5.4 当设计多重接地系统时，接地间隔、单独接地阻抗和合成接地阻抗等应该参照相应规定。如果考虑了这些规定值而设计好的接地系统，高压配电线路的雷电耐受效果是更好，同时，抑制在低压配电线路上发生的雷电过电压是有较好的作用。
6．小结
配电线路的防雷措施时，有必要充分考虑到目前为止已知道的发生雷击损害的机理。抑制低压配电线路的雷电过电压和限制续流电弧等，以及低压配电线路的主要防雷措施。
配电设备的损坏进行完全防护是一项非常困难的技术。随着配电设备技术的不断更新，对应配电线路的防雷措施要求也会更加严格，希望有更多的爱好者参与到对配电线路的防雷及过电压防护这项工作中来。
参考文献：
【1】《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）
【2】GB 18802.1-2002《低压配电系统的电涌保护器(SPD) 第1部分性能要求和试验方法》
【3】GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
【4】DL/5033-94 《送电线路对电信线路危险影响设计规范》
第一作者：王伟华（1972-）男，汉族，湖南省醴陵市人，大专学历，助理工程师，从事雷电防护研究工作。
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