10 k V配電線路運(yùn)行防雷措施分析

何奕明

（陽江市凱源電力發(fā)展有限公司，廣東 陽江529500）

0 引言

現(xiàn)階段，隨著環(huán)境的日益惡化，某些地區(qū)的自然災(zāi)害頻發(fā)，許多地區(qū)的10 k V配網(wǎng)遭受雷擊出現(xiàn)了故障。這些事故嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的供電安全，降低了配網(wǎng)的供電可靠性，同時(shí)給人們的日常生活帶來了很大的不便。本文將分析10 k V配電網(wǎng)遭受雷擊的原因，同時(shí)提出相應(yīng)的防雷措施，以達(dá)到提高配網(wǎng)供電可靠性的目的。

1 雷電事故的原因分析

2013年本局所管轄的10 k V配網(wǎng)范圍內(nèi)，發(fā)生數(shù)百起故障。表1、表2分別對(duì)配網(wǎng)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

表1 配電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)

表2 自然災(zāi)害事故類型數(shù)據(jù)

由表1可知，由于自然災(zāi)害造成的配電網(wǎng)故障301起，占總故障率的50.6%，其中因雷擊造成的故障178起，占自然災(zāi)害故障的59.1%，占總故障的29.9%，通過上面的數(shù)據(jù)分析可知雷擊是造成10 k V配網(wǎng)故障的主要因素。

雷擊造成的配網(wǎng)事故類型有很多種，比如倒桿、斷線、絕緣子擊穿或者配電站變壓器燒毀等。引起雷擊事故的因素有很多種，主要有環(huán)境因素、設(shè)備缺陷和資金投入不足等。

1.1 環(huán)境因素

雷電放電引起線路的雷電過電壓是造成雷擊事故的主要因素。雷電過電壓的類型有2種，一種是雷電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)引起的雷電過電壓，另一種是雷電直接擊中桿塔或者是線路造成的直擊過電壓。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)感應(yīng)雷過電壓是造成雷擊事故的最主要的因素，感應(yīng)雷過電壓造成的事故比例超過90%。現(xiàn)階段10 k V線路上的絕緣子只有1～2片，對(duì)于直擊雷的耐壓水平為5 k V，一旦發(fā)生直擊雷現(xiàn)象必然會(huì)引起線路出現(xiàn)閃絡(luò)但不一定造成故障，然而感應(yīng)雷引起的過電壓水平會(huì)超過400 k V，這將直接導(dǎo)致線路、絕緣子等部件出現(xiàn)損壞。所以，防止雷擊造成事故，首要的任務(wù)是做好雷電感應(yīng)過電壓的防護(hù)工作。

1.2 線路絕緣水平不足

當(dāng)配網(wǎng)的桿塔或者避雷線遭受雷擊時(shí)，在線路絕緣層上產(chǎn)生的瞬時(shí)過電壓會(huì)達(dá)到10～400 k V，如果線路的絕緣水平不夠，絕緣層就很容易被擊穿，這不僅會(huì)造成線路短路或跳閘事故，還會(huì)造成巨大的電量損失。因此，在搭建線路時(shí)，盡量采用沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子，如采用P-20絕緣子的U50%放電電壓為192.36 k V，X-45型絕緣子的U50%的放電電壓為220.34 k V。線路設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、可靠性等多方面考慮，來選擇合適的絕緣子，減少絕緣子閃絡(luò)事故的發(fā)生。

1.3 線路的防雷措施不規(guī)范

相關(guān)研究表明，某些地區(qū)10 k V配網(wǎng)經(jīng)常出現(xiàn)雷擊事故的原因和線路相關(guān)防雷措施不規(guī)范有很大的關(guān)系。相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)該地區(qū)10 k V配網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到地區(qū)的實(shí)際情況有針對(duì)性地提出防雷方案。這些地區(qū)沒有考慮到防雷設(shè)備的安全運(yùn)行情況，也沒有根據(jù)本地區(qū)的情況有針對(duì)性地安裝防雷設(shè)備。

1.4 防雷資金投入不足

隨著國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的電力事業(yè)同樣取得了巨大的進(jìn)步，10 k V配網(wǎng)的供電可靠性得到了巨大的提升。但是配網(wǎng)線路的防雷效果卻不理想，各個(gè)地區(qū)防雷設(shè)施的改造工程亟需推進(jìn)，其主要原因是相關(guān)的防雷資金投入不足，配網(wǎng)線路的防雷設(shè)備無法得到及時(shí)的更換。另外，很多地區(qū)對(duì)于防雷設(shè)備的管理存在諸多問題，不能定期對(duì)防雷設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)。

2 10 k V配網(wǎng)線路防雷措施研究

2.1 提高線路器件絕緣子水平

一般而言，雷擊造成線路故障的直接原因是線路元件的絕緣水平不足，因此提高線路的絕緣水平就能從最大程度上防止雷擊造成的配網(wǎng)故障。一般而言應(yīng)從3方面入手：

（1）提高絕緣子的絕緣水平?，F(xiàn)階段我國配電網(wǎng)中大量使用了絕緣子，研究人員得出雷擊閃絡(luò)電流和絕緣水平之間的關(guān)系，通過數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在同樣的雷擊距下絕緣子的絕緣水平越高，其閃絡(luò)電流越小。所以更換絕緣等級(jí)更高的絕緣子能夠提高線路的絕緣水平。根據(jù)我局的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，用S-280／Z型絕緣子代替現(xiàn)有的S-210／Z型絕緣子能夠?qū)⒔^緣水平提高30%以上。更換絕緣子前后線路防雷水平對(duì)比如表3所示。

表3 替換絕緣子前后線路防雷水平對(duì)比

（2）做好接地裝置的維護(hù)工作。10 k V配網(wǎng)線路的運(yùn)維人員要定期對(duì)線路接地裝置的接地電阻進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)電阻過大的情況要及時(shí)維護(hù)，確保線路接地裝置的電阻低于10Ω，對(duì)于1 k V以下的設(shè)備其一般公用一個(gè)接地裝置且阻值不大于4Ω。

2.2 架空絕緣線路加裝防雷擊斷線用防弧金具

近年來，由于架空絕緣線具有突出的優(yōu)點(diǎn)而在10 k V配電線路中大量使用，但遭受雷擊導(dǎo)致斷線的事故卻急劇增加。如絕緣導(dǎo)線在雷電過電壓時(shí)引起絕緣子閃絡(luò)并擊穿導(dǎo)線絕緣層時(shí)，被擊穿的絕緣層呈針孔狀，持續(xù)的工頻短路電流電弧在針孔處燃燒使導(dǎo)線在短時(shí)間內(nèi)被整齊燒斷。為防止雷擊斷線，可在線路絕緣子處剝離部分絕緣層后安裝防弧金具，使雷擊過電壓僅在防弧金具與絕緣子鐵腳之間引起閃絡(luò)使持續(xù)的工頻短路電弧的弧根固定在防弧金具上燃燒，從而保護(hù)導(dǎo)線免于燒傷。

另外，可以降低桿塔的高度從而提高線路的防雷水平，在同樣的雷擊距時(shí)，配網(wǎng)桿塔的高度越低，線路中的閃絡(luò)電流越低。所以在保證配網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，降低線路桿塔的高度能夠提高線路的防雷水平。

表4為廣東某供電公司將11號(hào)桿由15 m換為12 m后線路耐雷水平之間的對(duì)比。

表4 11號(hào)桿高度更換前后防雷水平的變化

由表4可知，11號(hào)桿換為12 m的桿塔時(shí)，線路的耐雷水平提高了18%左右。

2.3 配網(wǎng)線路安裝ZnO避雷器

在配網(wǎng)線路上安裝ZnO避雷器是一種新型的防雷措施。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，10 k V線路每200 m安裝ZnO避雷器，能夠?qū)⒏袘?yīng)雷引起的故障次數(shù)減少90%左右，因此ZnO避雷器能夠很好地防止雷電對(duì)配電線路造成的損害。在線路中安裝線路避雷器，可以將避雷器的伏－秒特性與絕緣子串的伏－秒特性相結(jié)合，當(dāng)線路遭受雷擊時(shí)，線路避雷器可靠地動(dòng)作，以保護(hù)絕緣子串不發(fā)生閃絡(luò)。而且，線路型ZnO避雷器，體積小、重量輕，便于在較復(fù)雜的地形進(jìn)行安裝。

2.4 加強(qiáng)配電線路的監(jiān)管

對(duì)配網(wǎng)運(yùn)維人員經(jīng)常進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，增強(qiáng)對(duì)配網(wǎng)線路的維護(hù)和管理工作，加強(qiáng)配電線路監(jiān)管工作也能有效提高線路的防雷效果。純架空線應(yīng)該采用投運(yùn)自動(dòng)措施；如果配電線路的絕緣效果低，就應(yīng)有選擇性地使用自動(dòng)重合閘。在處理10 k V配電線路防雷情況的混合線路時(shí)，如果電纜的長度達(dá)不到整條線路的70%，則不關(guān)注配電項(xiàng)目線路中絕緣子的影響。

3 結(jié)語

總之，保證10 k V配網(wǎng)供電可靠性是供電公司的重要職責(zé)。鑒于現(xiàn)階段雷擊是造成配網(wǎng)故障的主要因素之一，本文分析了10 k V配電網(wǎng)遭受雷擊的原因，并提出了相應(yīng)的防雷防范措施，以提高線路的供電可靠性，同時(shí)為以后的配網(wǎng)線路防雷工作提供參考。

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