10kV配电线路防雷保护措施探讨

10kV配电线路防雷庇护办法探讨

摘要：10kV配电网络由于网状的网络结构复杂、绝缘水平较低，不但直击雷能造成雷害事故，且感应雷也能造成较大的危害。本文对配电网的防护现状进行认真的分析和研究，找出雷害事故频发的原因，找出配电网在防雷办法和防雷设备上存在的缺陷和不足，并提出了改进和完善办法。

要害词：10kV；感应雷；过电压；防雷；办法 一、感应雷过电压对10kV配电线路的影响

配电线路受雷电过电压的影响主要分为直击雷与感应雷。由于配电网的绝缘水平低，网架结构复杂，且配电线路没有避雷线、耦合地线、线路避雷器等庇护办法，因此，配电线路遭受直击雷时根本无法防护，因为直击雷过电压，即雷电直接击中电气设备，或线路，这种过电压的幅值一般较高，高达数百千伏，雷电流高达数十千安，这种过电压的破坏性极大，造成的损坏也较大，直击雷过电压的雷击跳闸率为100%。但是在配电线路中发生直击雷事故所占比例并不高，按照资料显示，10kV配电线路由雷击引起的线路闪络或故障的主要因素不是直击雷过电压而是感应过电压，感应过电压导致的故障比例超过90%。因此，配电线路的防雷庇护的侧重点应放在感应雷过电压的防护上。 二、10kV配电设备的防雷庇护问题 2.1配电变压器的防雷庇护

逆变换过电压幅值取决于进波电流幅值、波长、接地电阻及变压器变比等因素。此电压可达到额定值十几倍，大大超过了变压器绝缘的耐压值，导致变压器中性点四周的绝缘被击穿。因此，对配电变压器的庇护还应该在低压侧装设低压避雷器，与高压侧避雷器、变压器外壳和低压侧中性点一起接地，称为四点共一地，如图1所示。接地电阻值满足规程中所规定的100KVA以上容量配电变压器接地电阻在4Ω以下，100KVA以下容量的配电变压器接地电阻在10Ω以下。低压侧安装避雷器主要有两种形式，第一种安装在低压总熔断器或低压总断路器前端，主要用于庇护变压器；第二种安装在各线路出线前端，主要用于庇护出线电能表与电力设备。这里需要注重的是，低压避雷器的接地线必需接在变压器零线出线的首端。这是因为日前配电变压器都装有低压电流型漏电庇护器，因为电流型庇护器不认可其后的零线重复接地，也就是低压避雷器不适宜安装在庇护器后面，假如庇护器停用，避雷器没有接地，起不到避雷庇护作用。因此，作为出线庇护的低压避雷器应该分别装设在各个庇护器的前端。

2.2柱上开关的防雷庇护

为了电网运行方面的需要，在6~10kV电网中安装了必定的柱上开关与刀闸，这对保证配电网的运行方式的灵活性，提高供电可靠性起了很大的作用，但是往往忽略了这些开关设备的防雷庇护办法，在柱上开关和刀闸处有些没有安装避雷器庇护，或者仅仅在开关的一侧装设避雷器庇护，当开关断开时，将会造成雷电波的全反射，在雷害事故发生时造成开关设备自身的损坏，因此，开关设备自身的防雷庇护是配电线路中防雷庇护非常重要一部分，应该在开关或刀闸两侧安装避雷器来进行庇护，可幸免在防雷庇护上存在的缺陷。 2.3电缆分支箱及开关柜的防雷庇护 由于电力系统的进展，电缆线路在配电线路中应用越来越广泛，电缆分支箱和开关柜在配电线路中的使用越来越普遍，它的防雷问题也成一个突出的问题。在10kV电缆化的环网供电系统中，需采取办法按捺感应雷过电压，通常的办法是采纳避雷器，其庇护点位置的选择有两种做法，一是在整个环网回路中的每个单元均安装避雷器，该方法由于环网回路中安装的避雷器数量较多，降低了系统运行的可靠性且增加成本。方法二则有选择地在环网单元

安装避雷器庇护。上述两种避雷器安装办法应按照电网的实际情况进行选择，但是假如在环网回路中有一段架空线路的话，则应在架空线路的两端的环网单元安装避雷器进行庇护。在避雷器选择方面，具备防爆脱离功能和免维护的无间隙金属氧化锌避雷器更是首选。通常在10kV配电设备中选用HY5WS;12.7/50型避雷器，该型号的避雷器具有防水、耐污、防爆和密封性能好等特点，且体积小，重量轻，易安装。 三、10kV配电线路防雷庇护办法

3.1提高线路绝缘水平降低10kV配电线路闪络概率 由于感应雷过电压的幅值要小于直击雷过电压的幅值，但是幅值的范围变化较大，主要与雷云活动与放电的形式有关。当雷云活动比较靠近配电线路且发生云对地放电时，感应雷过电压幅值较大，轻易对配电线路造成影响，造成绝缘击穿；而当雷云活动离配电线路比较远，且发生云对云放电时，发生感应雷过电压幅值比较小，对配电线路的影响小，不会影响到配电线路的运行。感应雷过电压主要是针对架空线路起作用，虽然在配电网中现已大量使用架空绝缘线路，能小幅度的提高配电线路的绝缘水平，但是架空绝缘导线主要是针对是竖相矛盾等问题，就防雷的角度而言无法起到决定性作用，因此，需要更换冲击U50%放电电压较高的绝缘子，以提高配电线路的绝缘水平，提高配电线路的耐雷水平。 3.2安装避雷器进行庇护

在输电线路中使用线路避雷器取得了较好的防雷效果，借鉴于此，可以在配电线路中使用该方法，使用避雷器后，对架空绝缘线路形成有效的庇护。由于无间隙避雷器长期承受工频电压，还要间歇地承受雷电过电压及工频续流，避雷器轻易老化，所以避雷器故障很多，影响配电线路的供电可靠性。因此，在配电线路中可选用免维护氧化锌避雷器，对配电线路中的易击段进行有选择的安装，安装处除线路中的易击段外还应在相应的配电设备（配电变压器、柱上开关等）进行安装，对配电线路进行全面的庇护。 3.3有选择性的投运自动重合闸

在配电线路中，线路形式多样，存在架空线路、架空绝缘线路、电缆线路等，电缆线路中一旦发生故障则为永久性故障，而自动重合闸假如是合到永久性故障点，会造成事故扩大，发生使电缆或设备损坏事故，或者发生火烧连营事故。不管配电网的网络结构和线路组成，不适当的强调自动重合闸的投运率，在某种程度上说是增大了配电网发生事故的风险。从上述分析中可以看出，自动重合闸应在不同的线路形式情况下有选择的投运。

（1）由于纯电缆线路一旦发生故障则将进展成为永久性故障，因此，在纯电缆线路中不适合采纳投运自动重合闸的运行方式。

（2）在纯架空线路条件下，故障多为瞬时性故障，自动重合闸能有效处理该线路形式中出现的故障，因此，在纯架空线路条件下建议采纳投运自动重合闸的方式提高线路的供电可靠率。 （3）架空线路与电缆混合网属于在实际应用中比较多的线路形式，在这种线路形式下，是否投运自动重合闸应该按照各种线路形式所占比例决定是否投运。

①在架空裸线与电缆混合线路中，当电缆长度占到线路长度的40%以上时，应慎投自动重合闸，当电缆线路长度占到线路长度的50%以上时，则不采取投运自动重合闸的运行方式。

②在架空绝缘导线与电缆混合线路中，当电缆线路长度占到整条线路长度的30%以上时，应慎投自动重合闸，而当电缆长度占整条线路长度的40%以上时，则不采取投运自动重合闸的运行方式。当架空绝缘导线线路部分采纳庇护间隙庇护时，可按①中所述情况对待。 3.4并联间隙绝缘子的使用

用于10kV配电线路的防雷庇护间隙的设计应该考虑以下几个方面的要求：首先，雷击线路时，庇护间隙应当能够先于绝缘子串放电，捕捉放电电弧根部引导雷电流入地，从而庇

护绝缘子串和线路不被烧毁，这是庇护间隙的首要作用。其次，庇护间隙与线路的绝缘配合也应当保证在线路最大操作过电压下不击穿，不降低线路绝缘水平。

庇护间隙和线路绝缘子串的绝缘配合应该满足以下两个方面的设计要求：首先，庇护间隙距离的设计应当在雷击线路闪络时可以捕捉电弧的根部，并引导故障电流入地，以便庇护绝缘子、线路零部件和导线。雷击闪络时，放电应当起始于间隙的一个电极，终止于另一个电极，电弧应尽量不接触绝缘子表面。其次，我们所设计的间隙对于正常的系统猜测的操作过电压则不应击穿。这是因为整个配电线路是按照耐受系统猜测的操作过电压设计的，假如间隙不能耐受操作过电压，就等于降低了整个配电线路的绝缘水平，这是不认可的。 图2庇护间隙安装示意图

配电网安装庇护间隙具有幸免雷击损伤和雷击断线问题、庇护间隙运行维护简单等优点。 3.5降低接地电阻的办法

施加降阻剂进行降阻，实践证实，在水平接地体四周施加高效膨润土降阻防腐剂，对降低杆塔的接地电阻效果明显。

GPF-94高效膨润土降阻防腐剂具有较低的电阻率，加水后有较大的膨胀倍数（3～5倍），施加在接地体四周相当于增大了接地体的有效截面，消除了接地体与四周土壤的接触电阻；具有较强的吸水性和保水性以及随时间推移不断向土壤中渗透和扩散，降低了接地体四周的土壤电阻率，因而具有较好的降阻性能，特殊是对高土壤电阻率地区以及干旱地区的降阻效果最为明显。

图3水平接地体施加降阻剂

铺设水平接地体时候,首先开挖图3所示的沟槽，在沟底铺入一半降阻剂粉，然后铺入水平接地体，待接地体焊接完毕后，在上面铺上另一半降阻剂粉,加水搅拌均匀后,再在上面回填细土并夯实。对沟宽a和降阻剂的厚度b，可按照土壤电阻率情况和需要降低的接地电阻值而定。其施加尺寸按下表所示：

表1降阻剂施加截面尺寸、降阻系数与用量关系表 四、结论

配电网防雷的重点应放在感应雷过电压上。感应雷过电压主要是针对架空线路作用，而对电缆线路的影响比较小，但是在城市配电网由于有高层建筑物对配电线路起到了屏蔽作用，所以在城市配电网遭受感应雷过电压的影响比较小，因此，对配电网的防雷庇护应放在城乡结合部的架空配电线路上。

本文经过对广东地区配电网进行整体调研与分析后，发现广东地区防雷存在问题，并提出相关解决办法以提高10kV配电线路耐雷水平。 参考文献

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