配网设备雷击故障特征与防雷措施分析

配网设备雷击故障特征与防雷措施分析

发表时间：2019-01-08T17:03:18.200Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：徐福祯

[导读] 摘要：当前配网设备对于防雷措施还存在一些问题，由于防雷措施存在缺陷极易引发雷击事故，因此有必要分析雷击事故，并针对防雷措施实施仿真研究。

（国网浙江台州市黄岩区供电有限公司浙江省台州市 318020）

摘要：当前配网设备对于防雷措施还存在一些问题，由于防雷措施存在缺陷极易引发雷击事故，因此有必要分析雷击事故，并针对防雷措施实施仿真研究。

关键词：配网设备；防雷措施；事故分析；仿真研究

由于经济的高速增长，对于电能的需求量在逐渐提升，因此要求供电要具有可靠性。配网设备由于是网状结构比较复杂，绝缘效果较差，在直击雷的作用下容易产生雷害事故，并且感应雷也会产生一定的危害。在雷电频繁出现的区域，如果不采取有效的控制措施，雷击事故就会发生，损坏供电设备，供电可靠性将会受到影响，因此有必要针对配网设备络的防雷措施展开仿真研究。

1．配网设备的雷击特征

如果有雷击现象发生，地表的输电线路和电子设备会发生强烈的电磁感应作用，内容包括静电份量和辐射份量以及磁份量，如果这些电磁感应作用到配电线路中，配电线路的感应过电压会产生。线路上承载的过电压幅值和雷击的电流有关，和线路距离雷电通道有关，和线路的高度有关，一般情况下放电可以达到30kV～500kV。如果放电后的感应电压大100kV，就是感应过电压和线路产生的工频电压之和，如果高于绝缘50%的电压时，10kV配线路中的绝缘子会发生闪络现象，线路因此会发生跳闸。

2、雷电事故对配网设备产生的影响

发生雷电后，配网设备受到的影响主要体现在以下三方面：（1）由于雷电具有的高温和高穿透性以及高辐射压强的特点，会破坏配电线路和配套的设施；（2）雷电发生后配电网的电压会瞬时升高，在电压升高的过程中配电系统中的配电设备和变电设备容易发生击穿，整个配电线路的稳定性会受到影响。所以电压的瞬间升高会导致用电设备的损坏。

3、配网设备的防雷措施仿真研究

3.1 保证线路的绝缘效果

感应雷产生的过电压主要作用于架空线路，虽然当前的配电网采用了架空式的绝缘线路，可以在一定程序上提升配电线路的绝缘效果，但是架空线路的绝缘方式主要是作用于树木，从防雷的作用来看不能角度起到完全的绝缘作用，所以考虑到雷击的实际作用要采用冲击U50%放电电压较高的绝缘子，这种方式可以有效提升配电线路的绝缘效果，因此配电线路的耐雷水平得到提升。此外，还可以提升裸导线的绝缘效果，增加绝缘子的数量，在导线和绝缘子间也要设置绝缘片，优选绝缘子的型号，这些方法都可以提高线路的绝缘效果。

3.2 架空绝缘导线的防雷击断线措施

架空绝缘线路在雷击的作用下容易发生断线事故，可以采取如下的措施：（1）提升线路的整体绝缘的水平。考虑到线路的造价，可以采取导线架空绝缘的方式提升重点部位的绝缘能力，可以在绝缘导线处增加绝缘片的数量，如果发生放电只能作用于绝缘的边沿处，绝缘皮虽然被击穿但不会影响到导线；（2）可以采用安装避雷器的方式。针对配网设备可以采用免维护的氧化锌式避雷器，针对配电线路容易发生雷击的部位要有选择的安装，除此之外还要针对配电设备安装避雷器；（3）在绝缘子端部安装并联放电间隙。绝缘子的两端采取并联保护的方式要注意间隙的合理性，注重调整绝缘子端部的并联放电间隙。对于放电电压要大于绝缘子可以承受的冲击放电电压，线路发生的雷击时，雷电通常作用于在保护间隙，通过放电间隙放电，所以采取这种方式可以有效的防止绝缘导线被击穿，同时保护导线。

3.3 结合网络结构采用相应的中性点接地方式

如果线路发生故障后难以实现自动恢复时，由于消弧线圈的作用会导致发生故障的范围扩大，这种情况会产生相间短路，降低线路建弧率难以实现，如果架空绝缘导线发生单相接地时，虽然这种故障的产生使得绝缘导线被击穿，但是绝缘子原有的绝缘可以实现自恢复，所以在配电线路中要采取相应的线路形式，对于投运的消弧线圈要有一定的选择性。对于架空式的配电线路中要有消弧线圈；架空线和电缆混合安装的线路中，如果电缆的长度占到整条线路长度的80%以上时要仔细考虑是否需要投消弧线圈，通过采用小电阻接地的方式并通过零序保护的方式保证运行效果。

3.4 间隙和避雷器的共同作用

3.4.1 安装避雷器

配网设备中使用避雷器可以对雷电过电压起到很好的防护作用，如果全线都安装避雷器难以实现，一方面是投资过大，另一方面也会造成维护的困难。所以针对避雷器的安装可以采取如下安装方案：针对配电线路的雷害事故多发部分，在杆塔上安装避雷器；在配电线路分支处的杆塔上安装避雷器；针对配电变压器和柱上开关以及刀闸等重要配电设备安装避雷器；在架空绝缘线路和电缆线路发生转换的部位安装避雷器。

3.4.2 使用并联间隙绝缘子

配网设备采用的保护间隙通常安装在绝缘子串的两端，如果发生雷击时，绝缘子和自动重合闸共同作用，可以将雷电产生的电流及时接入地下，还可以实现对用户的不间断供电，这样可以防止绝缘子发生闪络或烧毁，保持线路的正常运行。配网设备设计防雷保护间隙时要考虑到使用条件：（1）发生雷击线路时，保护间隙的作用要提前于绝缘子串发生放电，通过捕捉放电发生的电弧将雷电流引入地下，这样可以保护绝缘子串和线路不发生烧损；（2）保护间隙和线路的绝缘配合要不降低线路的绝缘效果。

3.5 仿真模型的建立

雷电绕过避雷线直击导线的概率和避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及线路经过的地形地貌和地质条件有关，故此，规程法应用研究的区分主要以山区地形与平原地形进行归类。规程法计算方法的应用具有一定的局限性，由于它为经验总结而来，并且分析区分只局限于地形。

概率模型以雷击过程作为的模拟，利用雷击最后阶段发生跃变的下行先导，将其引雷能力及其与击距系数间的关系研究而出。该模型的应用，一定程度上可以很好的将事故现场的雷击原因进行科学解释，但也由于该模型的建立是以实验模型为基础，其利用物理手段制造的雷击与现实雷击存在较大差异。对于雷电先导模型的研究与应用将先导发展模型的整个过程进行了系统性的描述。该模型应用所持观点