10kV配网架空线路防雷措施分析

10kV配网架空线路防雷措施分析

发表时间：2018-05-14T10:05:29.337Z 来源：《电力设备》2017年第34期作者：陈东宏

[导读] 摘要：10kV配网线路周边的环境、地理、地势情况会影响和导致雷电活动难以预测和防御，根据龙川配网线路周围地理环境、雷击事故和网络架构等特点，可采用故障识别防雷绝缘子替换普通绝缘子、加装防弧线夹或防雷支柱绝缘子、安装可调保护间隙与避雷器联合保护等，定期消除普通绝缘子及地网绝缘薄弱点降低雷击跳闸率，因地制宜采取综合措施，力争防雷保护有效性逐步提高。

(广东电网有限责任公司河源龙川供电局广东龙川 517300)

摘要：10kV配网线路周边的环境、地理、地势情况会影响和导致雷电活动难以预测和防御，根据龙川配网线路周围地理环境、雷击事故和网络架构等特点，可采用故障识别防雷绝缘子替换普通绝缘子、加装防弧线夹或防雷支柱绝缘子、安装可调保护间隙与避雷器联合保护等，定期消除普通绝缘子及地网绝缘薄弱点降低雷击跳闸率，因地制宜采取综合措施，力争防雷保护有效性逐步提高。

关键词：架空线路；雷击因素；预防；措施

引言

由于10kV配网架空线路地处旷野，绝缘水平低，网架结构复杂，没有架设避雷线、耦合地线等保护措施，容易遭受雷灾，造成台区高压避雷器烧坏、线路断线、跳闸、绝缘子击穿等安全事故。另外配网线路运行环境不但恶劣且点多面广，查找故障不容易，对复电时间也会拖延，一定程度上给社会造成负面影响。因此，为提高配网供电的可靠性，有必要进行认真分析和研究其防雷防护方法，查找防雷设备的缺陷和措施的不足，并加以改进和完善。

1 龙川10kV配网线路周边环境、地理、地势情况及雷击隐患分析

龙川县地处丘陵、小平原以及河谷盆地的复杂地形，且中亚热带季风气候，使龙川山区的预测和防御雷电活动难度加大，年平均雷暴日数67.3天，最多年份为98天，属雷暴高发区。

（1）1OkV配网线路长、支线多，绵延数十公里，跨越地区复杂，翻山越岭、跨越河流及农田等各种地形，土壤电阻率变化大，属雷电高度敏感区，易受雷灾。

（2）一般1OkV配网线路都与110kV等级以上的输电线路（通信塔）多处交叉跨越，当雷电发生时，因1OkV线路防雷设计上的不足，使其防御能力更为脆弱，感应过电压和地电位反击可能性增大。

（3）龙川山区10kV配网线路直线杆采用针式绝缘子，以及耐张杆也采用陶瓷碟片绝缘子，若这两种绝缘子发生内部击穿时，而故障不易被发现，运行工作有可能还继续进行，问题难以巡查出来，一旦遭雷击，绝缘子很容易闪络，同时如果杆塔A、C两相都在同一条铁横担上，造成架空线路A、C相之间的相间短路，而线路跳闸。

（4）龙川山区配电网架空线路主要采用氧化锌避雷器，方式单一，且避雷设备质量的问题会因长期经受雷电冲击而失效，造成配电线路抵挡不住雷击的破坏。

（5）其他造成配电线路遭雷击的原因有：仪器不准确导致误判断、测试接地电阻方法不规范。

2 龙川10kV配网架空线路雷击故障的预防措施分析

根据龙川配网线路周围地理环境、雷击事故和网络架构等特点，可以采用“堵塞”和“疏导”两种方式防护。“堵塞”方式主要提高线路绝缘水平、安装故障脱离识别防雷绝缘子，减少绝缘子雷击闪络概率和相间短路；“疏导”方式通过在绝缘子负荷侧加装防弧线夹、防雷支柱绝缘子、可调间隙保护装置等防雷金具，设法把雷击闪络后产生的工频续流电弧进行疏导，从而迫使线路单相对地闪络，减少相间短路几率，达到保护绝缘子和线路的防雷目的。具体措施如下：

2.1提高线路的绝缘水平、降低雷击闪络率（堵塞方式）

配电线路绝缘子是决定配电线路绝缘水平的主要设备，目前龙川配网10kV部分线路绝缘子老化严重，建议用绝缘水平高的瓷横担绝缘子替换直线杆绝缘水平低的针式绝缘子；绝缘水平高的玻璃串绝缘子替换耐张杆陶瓷绝缘子，全线提高线路绝缘水平，雷电引发的工频续流因绝缘子爬距大而无法建弧，降低绝缘子闪络时的建弧率。

配电网在长期的运行中会出现低值或劣值绝缘子，在配电网中形成绝缘薄弱点，必须定期检测，为消除配电线路的绝缘弱点可以更换劣质绝缘子，使线路绝缘水平提高，从而提升绝缘子的U50%冲击放电电压，降低线路的雷击跳闸率。

2.2用故障识别防雷绝缘子替换直线杆普通的针式绝缘子或耐张杆跳线上普通绝缘子（堵塞方式）

当雷电过电压或其它故障原因引发对地闪络形成电弧放电短路时，故障识别防雷绝缘子中特殊设计的带热爆脱离钳位金属环将KA级工频续流直接引向故障识别防雷绝缘子内置的氧化锌非线性电阻限流元件，并借助于氧化锌电阻的非线性特性将正弦波形的工频续流转变成为尖顶波。尖顶波电流在过零前有相当长的时间内电流幅值较小，同时，限流元件的残压削减放电电压，使电弧瞬间熄灭而达到迅速截断工频续流，达到有效防止架空导线因工频续流高温而熔断（雷击断线）或跳闸的目的。简单地说它的灭弧原理是通过热爆脱离钳位金属环、氧化锌非线性电阻限流元件的合理配合，在雷电过电压的作用下通流动作，释放雷电过电压能量，有效限制雷电过电压。（产品外形见图1）

图1 故障脱离识别防雷绝缘子（复合）

故障识别防雷绝缘子详细特点如下：

（1）安装方便，采用传统的绑扎方式固定导线，不需刺穿导线，不损伤导线。

（2）它的灭弧原理是通过限流元件氧化锌快速切断工频续流，有效限制雷电过电压，不需断路器跳闸灭弧，不会造成供电中断或影

响供电质量。

（3）故障识别防雷绝缘子集普通绝缘子、热爆脱离、限流元件氧化锌防雷功能于一体的三合一产品，节省线路投资。

（4）不承受工频电压，线路损耗低，使用寿命长，免维护。

（5）间隙的隔离效果和热爆脱离功能可避免故障时形成单相死接地，一旦内置的限流元件氧化锌损坏，热爆脱离自动弹开钳位金属环，切断相线经损坏氧化锌接地的可能性，等下次有停电机会的时候更换，不影响线路的安全运行。

（6）根据“DL/L1292-2013电力行业标准附录D中10kV配网架空线路用避雷器接地方式技术分析”，故障识别防雷绝缘子有单独设置接地体接地和利用电线水泥杆自然接地两种方式，接地方式并不会影响防雷绝缘子的保护效果，但利用电线水泥杆做自然接地时，由于水泥电杆波阻抗大（理论取值250Ω），氧化锌动作后水泥电杆顶部电位抬升明显高于采用单独设置接地体（波阻抗理论取值5Ω）接地的情况，导致安装故障识别防雷绝缘子水泥电杆对临近电杆绝缘子闪络的有效保护范围降低。如果配网线路安装故障识别防雷绝缘子采用自然接地方式，建议加大安装密度，最好是逐基逐相安装。（安装见图2）

图2 防雷绝缘子安装方式

2.3在配网线路绝缘子负荷侧加装防弧线夹或防雷支柱绝缘子，当雷电闪络引发工频续流时，工频续流在引弧棒上燃弧，从而避免绝缘子沿面闪络和熔断绝缘导线（疏导方式）。

（1）直线杆瓷横担绝缘子负荷侧加装防弧线夹，引弧棒和线夹

座装配连接成一体。（安装示意见图3）

图3 直线杆瓷横担绝缘子安装示意

（2）防雷支柱绝缘子是防弧线夹与支柱绝缘子二合一产品，安装更简单方便，不需要接地，特别适用于新建线路；当原有配网线路绝缘子绝缘水平低或残旧，直接用防雷支柱绝缘子替换。（安装示意见图4）

图4 防雷支柱绝缘子安装示意

（3）当雷击发生时，引弧棒球头和绝缘子（或钢脚球头）金属件之间放电，使续流工频电弧移动到引弧棒上烧灼，保护导线和绝缘子不受损伤。本产品有“穿刺式”与“非穿刺式”二类，穿刺式防弧线夹具有穿刺式的刺齿构造，应用于绝缘导线，不需剥除绝缘导线绝缘层，避免线芯进水和腐蚀，也可减轻操作人员的劳动强度，非穿刺式应用于裸导线。

2.4使用可调保护间隙与避雷器联合保护解决与线路绝缘配合矛盾（疏导方式）

（1）可调间隙防雷装置并联在配电线路绝缘子两端（见图5），间隙的雷电放电电压调整到略小于绝缘子的冲击闪络电压。在雷电过电压作用下，间隙动作，把雷电过电压泄入大地，从而保护绝缘子不受损伤，可调间隙在电弧燃烧时电弧均匀分布在球型电极表面，着弧面大，因而不会像棒间隙那样把电极表面烧熔，形成毛刺而使间隙的放电电压下降。间隙可通过100KA的雷电流不会被烧熔，特别适用在山区大档距耐张杆或雷电环境非常恶劣的区间段。

可调间隙防雷装置由上下固定金具、导线球形电极、接地球形电极和可调固定支架构成。上、下间隙之间的间隙大小可通过接地球形电极的调整螺丝进行调整，使其间隙的放电电压永远保持略低于绝缘子的雷电击穿电压，使绝缘子和线路得到有效保护。由于间隙击穿属于空气击穿，易受电弧电动力和风的作用促使电弧熄灭，有利于线路单相接地电弧的熄灭，促使电网单相接地故障的消弧。如为两相击穿，则由于线路跳闸后空气间隙的绝缘强度的快速恢复，可有利于线路重合闸重合成功。