10kV架空配电线路防雷及改进措施

10kV架空配电线路防雷及改进措施
摘要：电能作为社会发展的动力能源，在推动社会进步、促进工业发展方面扮
演着重要角色，而在我国电网中，10kV配电网是重要组成内容之一，与日常生活、工业生产密切相关，但每年因雷击事故导致10kV配电线路频繁出现故障，严重
影响线路运行的稳定性。

为此，基于配电线路感应雷跳闸特征，文章针对10kV
架空配电线路防雷及改进措施进行了详细探究。

关键词：10kV；配电线路；防雷；改进措施
10kV配电线路频繁遭受雷击并导致配电中断的根本原因在于绝缘能力差，面
对雷击时，基本无自我防护能力，因此，在雷电活动较为集中区域内，雷击事故
发生几率较高，导致区域内频繁出现跳闸情况，可见采取外部防护手段提升10kV
架空配电线路防雷能力是避免雷击事故的关键。

基于此，关于10kV架空配电线
路防雷及改进措施的探究具有重要现实意义。

1 10kV架空配电线路感应雷跳闸特征
一般情况下，10kV配电线路绝缘子对雷电冲击电压的耐受范围仅在100-
300kV之间，而在雷击过程中线路承受几千安的电压，即使当雷击大地时，导线
所承受的感应过电压水平也超过了绝缘子的正常承受范围，这就造成雷击事故发生。

相关研究数据显示，雷击事故在所有配电线路事故中的比重高达80%，而在
雷击事故中，有八成事故因感应雷造成[1]。

我国配电网中，10kV配电线路接地方式通常为中性点直接接地，当出现一相
绝缘闪络后，由于仅存在较小接地电流，电弧可在短时间内自行熄灭，规避跳闸
问题，并保障配电稳定进行；但在出现两相绝缘闪络后，诱发短路问题，则会引
起跳闸，造成配电中断，在这个过程中，根据公式可计算出雷击过程中线路感应
过电压值：
Ug=25lhe/S
其中S代表的是线路间水平距离，l代表的是雷电流幅值，he代表的是线路
平均高度[2]。

假设线路在接受时与雷电流之间的最短距离为65m，绝缘子闪络时电压耐受
值为50%时，根据公式可以得到最终的线路受雷过电压影响时的跳闸频率：
NSFFOR2=（Sm（l）-65）（l）dl
其中（l）代表的是雷电流幅值概率密度函数，l0代表的是配电线路上感应雷
电流幅值临界值[3]。

2 10kV架空配电线路防雷措施及改进
根据上述理论，基于雷击情况下配电线路跳闸频率，10kV架空配电线路防雷
措施与改进应从如下方面着手：
2.1 优化绝缘配置
造成10kV配电线路频繁遭受雷击的根本原因在于其绝缘能力较低，无法承受过高雷电过电流，从大量研究成果以及实践经验来看，常用于提高10kV配电线
路方法有：将原绝缘子替换成具备高耐受冲击电压能力的绝缘子；改变传统绝缘
配置原理，更换为不平衡绝缘；优化绝缘设施，如塔头、横担。

根据上述公式进
行不同绝缘子雷击跳闸频率计算，在针式、复合悬式棒形、玻璃、瓷横担几种类
型当中，瓷横担绝缘子的跳闸频率最低，而目前在10kV配电线路中应用最为广
泛的是针式绝缘子、铁横担绝缘子，将瓷横担绝缘子全面普及到10kV配电网中，并配合不平衡绝缘配置，可有效降低雷击过程中配电线路的跳闸发生率。

2.2 安装避雷器
避雷器是配电网防雷最常用的措施之一，但由于防雷效果始终达不到理想状态，代表避雷器的性能还存在优化空间。

常用的避雷器主要有磁吹式、普通阀式、管型、放电间隙等类型，其中应用范围最广的为放电间隙，随着对防雷性能要求
的提高，放电间隙也在不断优化，但防雷器的最主要价值是自动灭弧以及有效控
制过电压，放电间隙始终无法做到工频续流电弧的自动熄灭，因而导致其效果受限。

而在这些避雷器中，管型通过保护间隙具有极强的熄弧能力，其内部结构中
存在两个间隙，处于串联状态，一个被称作外间隙，位于大气中，其主要发挥隔
离过电压的功能，另一个间隙被称为内间隙，位于气管内部，其主要发挥灭弧功
能[4]。

此外，普通阀式避雷器以及磁吹式避雷器也有着一定的防雷效果，但为提
升防雷效果，行业内在防雷器的性能优化上仍然做出了诸多努力。

上个世纪70年代，有日本学者发现利用氧化锌压敏特性作为避雷器内部结构的核心，配合金属氧化物电阻片，使以金属氧化物为物质基础的避雷器快速受到
行业内认可，而通过氧化锌避雷器与其它类型避雷器在防雷效果试验中产生的结
果来看，其防雷效果更佳，因此，建议在10kV配电网中广泛应用氧化锌避雷器。

2.3 降低接地电阻
根据国家规定，配电线路中变压器容量不同配备的接地电阻也存在差异，例如，变压器容量为＞100kVA时，其接地电阻＜4&Omega；变压器容量为＜
100kVA，其接地电阻＜10&Omega，因此，在雷击过程中，当避雷器接地电阻无
法维持在4&Omega以上时，过高的过电压可直接击毁避雷器保护。

面对该情况，在解决接地电阻过高问题时，应针对配电电路运行环境进行分析，基于因地制宜
理念，准确计算电阻值，制定切实可行的降低电阻方案。

具体方法如下：首先，
根据现场勘查数据，对杆塔所处地质条件、地势环境进行全面分析，绘制杆塔分
布图，根据数据详细计算各区域土壤电阻值，并掌握该区域内电阻值分布规律；
其次，了解杆塔所处位置土壤的酸碱度情况以及对钢接地体的腐蚀情况；最后，
综合所获数据信息，进行计算，采取针对性降低电阻措施。

降低电阻后，可缓解
雷击过程中电流冲击波对电路的冲击，也可发挥降低杆塔所处位置电位作用，避
免雷电波过高导致杆塔被击倒[5]。

2.4 架设避雷线
避雷线也是常规防雷保护手段之一，利用避雷线可将雷击过程中线路接受的
电流分散，各个线柱分摊到较少的雷电流，保障在自身可承受范围之内，则不会
对线路的运行造成影响。

而且在感应雷防护过程中，避雷线本身具备一定屏蔽效果，其可自动进行相导线过电压控制。

架设避雷线效果十分显著，当导线高度为10m时、间距为0.7m时，在未架设避雷线时雷过电压可达到500kA，但架设后，避雷线距地高度约为11m，雷过电压可下降200kA。

但目前，架设避雷线方式在
我国配电网中并未全面普及，诸多地区由于条件有限、配电线路过于复杂、空间
高度限制，在诸多线路交叉跨越位置难以架设避雷线。

结束语：
综上所述，雷电是干扰配电网运行的重要因素，由于10kV配电线路本身耐雷电压水平较低，在雷电较为集中地区，极易受到雷电干扰，出现跳闸事故，为增
强10kV配电线路防雷保护能力，文章分析了线路雷感应跳闸特征、防雷与改进
措施，可以肯定采取有效的防雷保护措施，在提升配电线路防雷保护能力上有着
重要意义。

希望本次论述对行业内有一定启示作用，在防雷实践中不断总结经验，探寻更多科学防雷方法。

参考文献：
[1]钟尉.10kV架空配电线路防雷措施配置方案研究[J].魅力中国,2019,(49):363.
[2]蒿峰,卢泽军,王晓光, 等.10kV架空配电线路临近变电站防雷保护措施[J].科学技术与工程,2019,19(28):159-164.
[3]叶运涛.山区0kV架空配电线路防雷措施及其改进[J].科技资
讯,2019,17(36):24-25.
[4]冼载锦.对10kV架空绝缘配电线路防雷措施的探讨[J].百科论坛电子杂
志,2019,(9):214.
[5]傅景伟,李小平,姚尧, 等.10kV架空配电线路常用防雷措施防雷性能对比研究[J].水电能源科学,2019,37(12):132-135,139.。