电力系统配网设备防雷措施的探讨

电力系统配网设备防雷措施的探讨

摘要：本文主要对电力系统配网设备防雷措施进行分析，首先分析了雷电类型，然后对雷电损坏配电器设备原理进行阐述，最后针对性的提出变压器防雷、架空

裸导线防雷和绝缘导线防雷三种措施。

关键词：电力系统；配网设备；防雷措施

1 常见雷电类型

1.1 感应雷

电磁感应雷和静电感应雷是感应雷的主要形式。电磁感应雷表示在雷电发生后，雷电流可以在周围形成电磁场，导致周围金属导体产生雷电压。静电感应雷

表示雷电直接击中地面后，地面上比较突出的建筑物会感觉到雷电，然后产生异

性电荷。当雷电和其他建筑物接触放电后，就会在建筑物顶部聚集，影响感应电

荷的束缚力，然后以雷电形式传播、产生雷电。

1.2 直击雷

当电场强度可以穿透空气时，地面突出物就会在雷击的作用下，产生放电现象，此种现象称之为直雷击。一般情况下，直接雷强度非常大，电压可以达到几

万伏或几百万伏，破坏性较强，产生此种现象的主要原因是雷云积存的大量能量

在短时间内释放。

1.3 雷电波入侵

雷电波入侵表示利用架空线路和金属管道传导雷电，将雷电波引入室内。此

种现象的危害性较大，给人身和电器设备的安全造成了严重影响。

2 雷击损坏电网设备的原理

2.1 雷击对架空裸导线的损害

当雷直接击中架空裸导线或感应雷击中架空裸导线时，就会出现绝缘子闪络

现象，在连续电流电弧产生的电磁力作用下，可以从导线的方向快速移动。当电

弧发生移动时，弧根发生移动，在弧根的作用下，弧腹也会发生运动，借助热应

力不断向上空移动，由于电弧弧根温度较高，所以对导线产生了严重的损伤，弧

腹温度较低，一般不会对导线产生损伤。

2.2 雷电损坏配电变压器的原理

雷电波和感应雷发生时，可以产生几十万伏的电业，还可以对电压进行正逆

变换，导致配电变压器产生严重的绝缘击穿，严重时将造成火灾或爆炸。产生正

逆变化电压的原理如下：第一，正变换电压。当雷电入侵低压电路后，冲击电流

会在配电变压器作用下绕过低压绕组，然后产生一定的感应电势能，导致高压侧

中性点的点位不断升高，增加了层间梯度电压和匝数，产生电波入侵，发生高压

侧感应过电压现象，将其称之为正变换。第二，逆变化过电压。当雷电波从10kv

侧入侵时，产生避雷动作，冲击电流直接流经接地电阻，发生压降，如果压降绕

组中性点承受此压降，就会增加中性点的点位；当冲击电流流过低压绕组时，就

会产生磁通量。高压绕组会根据变压器匝数比确定冲电势。由于高压绕组形状为

星形，同时中性点不会直接接地，所以，高压绕组中会产生脉冲电势，但没有冲

击电压，在击穿中性点绝缘的情况下，会发生绕组层间和匝间绝缘击穿。发生的

此种现象称之为高压侧雷电波入侵，电磁感应从低压到高压侧产生的电压现象称

之为逆变化。

2.3 雷击损坏绝缘导线的原理

当感应雷或直击雷产生的电压直接施加在绝缘导线上时，导线绝缘子和绝缘

层会出现击穿和闪络现象。一般情况下，被击穿的绝缘层会呈现针孔状，在周边

绝缘层及连续工频电弧的作用下，不能正常移动，弧根被固定在针孔位置时，就

会发生燃烧，短时间就会出现导线烧断问题。

3 电力系统配电网防雷措施

3.1 架空导线的防雷措施

进行架空导线防雷操作时，可以利用避雷线进行防雷工作，但是考虑到避雷

线具有施工操作繁琐、成本高等特点，很多防雷工作并没有采用此种防雷操作。

经过对现阶段雷电常发区域的实际状况了解发现，很多地方较常使用安装避雷针、加强杆塔接地等进行防雷。

3.2 变压器防雷操作

进行电力配电变压器防雷操作时，可以按照以下措施进行操作：第一，使用

配电器的个人或单位，可以只将将变压器放置在配电室内部，同时在变压器所处

的建筑物中设置避雷针，减少直击雷的伤害，保证变压器使用安全。第二，实施

单地接网，可以在变压器的高侧位和地测位安装避雷器。连接避雷器时，可以将

变压器器电压中性点、避雷器接地线和变压器的金属外壳等连接在一起接地，具

体操作如下图1所示。第三，使用新型防雷变压器进行避雷。电力系统配电网正

常运行时，可以在低压侧设置平衡防雷型变压器，利用绕组连线等方式实现变换，降低接地电阻电压，保证接地电阻电压可以和同一铁芯产生相反的磁势，同时相

互间能够抵消，减少高压侧雷击，避免逆变换对电压产生的伤害。

3.3 绝缘导线的防雷措施

进行电力系统配网运行时，绝缘导线进行的防雷措施主要包括以下几个部分：第一，更换防雷型绝缘子。对于10kv的绝缘导线而言，一般不设置避雷线进行防雷，可以利用新型防雷型绝缘子对原先使用的绝缘子进行替换，同时利用玻璃钢

绝缘横担替换之前、之后的铁横担，增加绝缘子的抗雷击水平，同时降低工频建

弧率。第二，设置穿刺型避雷器。避雷器本体、空气间隙和穿刺线夹是组成穿刺

型避雷器的主要部分，如图2所示。在穿刺避雷器的作用下，可以减少接地短路

出现的故障。在遭受雷击的作用下，如果氧化物避雷器出现损坏，直击雷或感应

雷就会直接作用于导线，转移了燃弧点，保证了导线安全。因此通常进行巡检作

业时，必须对氧化物避雷器进行全面检查，减少跳闸现象出现，保证供用电安全。第三，设置穿刺型避雷金具。穿刺型防雷金具是在雷电断线基础上，设计出的一

种疏导防雷装置。目前，此种装置对20kv以及下感应雷后直击雷防护具有很大作用。此种装置最显著的特点就是可以及时转移燃烧点，虽然会出现工频断路现象，但是对出现线路烧断故障的防护非常重要，可以保证线路的正常运行。

4 结语

由于防雷操作是电力系统配网设备运行中最重要的事情，所以必须引起重视，保证供电操作的稳定运行。除此之外，进行防雷工作时，还要根据防雷实际情况

灵活变通，尽量选择一些比较经济、安全、环保的方式急性防雷操作，给电力系

统的正常运行提供保证，促进电力事业向长远的方向发展。希望本文的分析可以

给相关研究人员提供参考。

参考文献：

[1]穆星亮.电力系统配网设备防雷保护研究[J].中国新技术新产品，2014，（02）.

[2]汪娇娇.电白县10kV配电系统防风防雷措施研究[J].华南理工大学，2014，（11）