探讨10kV配电网绝缘架空线路的防雷措施

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇探讨10kV配电网绝缘架空线路的防雷措施范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：文章主要从雷电的基本理论以及危害的原理进行分析，阐述了10kv配电网绝缘架空线路的雷击原因，并提出了具体的线路防雷措施。

关键词：配电线路；雷电理论；断线机理；预防措施

中图分类号：Tm662 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2010）-12-0245-2

0 引言

目前，不论是在国内还是国外，配电网高低压线路基本上都是采用了绝缘导线。但是，在绝缘导线的实际运用中，也相应的出现了一些新的问题。其中最为突出的就是雷击问题，容易导致配电线路设备遭受雷击故障。

1 雷电基本理论及危害原理分析

1.1 雷电基本形成理论

中部有强烈的上升气流是雷电的基本结构，在该气流的影响下面，正电荷的冰晶与负电荷的水分渐渐发生分离，形成了部分带正电荷与部分带负电荷的雷云层。在异性电荷不断积累的作用下，正、负极云块的电场强度逐渐增加，当云层的电场强度增加到空气击穿强度时，就形成了放电的现象。正、负电荷通过相应电离通道进行互相中和，从而产生强光和强热。该放电通道发出的强光就是人们指的闪电。而该通道发出的强热，引起空气的急速膨胀，发出轰鸣声，这就是雷声。一般情况下，雷云的上部分带正电荷，下部分带负电荷。由于雷云与雷之间存在着强大的电场，所以，当积聚的电荷密度在某一区域内非常大，并且电场强度超出雷云和地面之间的空气游离临界值时，就很容易导致雷云对地进行放电，当雷云对地放点击中建筑物或者其他物体时，就形成了雷击事故。

1.2 雷电放电特性

雷电的破坏主要是由于雷电中的雷电流引起的。雷电流由零增加到最大值时，这称为“波头”，通常只需要几微秒的时间；而电流下降那部分则称为“波尾”，时间约是数十微秒。由此可见雷电的幅值非常大而且其变化的时间非常短。一般的防雷设备值是根据雷电流的大小来确定的，因此，能够得知雷电流的大致范围对防雷来说是非常重要的。雷电流的幅值变化范围非常大，这在一定意义上增加了预测雷电流大小的难度。

防雷的另一项重要参数就是雷电流的上升速度，也是通常所说的“雷电流徙度”与雷电感应有着直接的联系，可通过kA/μs这一公式进行计算。雷电流陡度开始的增加速度非常的快，一段时间后将会逐渐的缩小，当雷电流达到最大的幅值时，雷电流的陡度值则变为零。

1.3 雷电危害基本原理分析

由于雷电电击所产生的雷电波，可能沿配电线路引到室内，将严重危害到人员以及设备的安全。根据有关的资料显示，雷电侵入波造成的危害每个地方都有较大的差异，但是，仍占据比较大的比例。从配电网架空线路产生雷电波的主要原因有两点：

1.3.1 直击雷 一般的配电网架空线路分布比较广泛，因此受到雷击的几率也就上升，当某处受到雷击后，所产生的雷电波就会沿电路进行传播，传播的范围可能会非常的广泛。一旦传入室内，所产生的电压也是非常高的。

1.3.2 击中线路附近物体时产生的感应雷电波 感应雷电压虽然比直击雷的电压要低很多，但是，一旦发生对低压电路以及通讯线路的安全，仍然具有等同的危险性，而且较雷直击的几率更加的大。

2 架空绝缘导线雷击事故原因分析

2.1 绝缘导线存在弊端

由于最近几年的城网改造工程的实施，城镇中10kV配电线路基本上都改换成了架空绝缘导线，但是大部分的防雷措施与原来的裸导线并没有明显变化。主要原因是，裸导线加装避雷器非常方便，基本上容易雷击的地方都进行了加装；而采用了绝缘线之后，只能在配电变压器以及联络断路器两侧隔离开关处安装避雷器，无其他部分，不剥离绝缘层也不能安装避雷器，因此，降低了避雷能力。绝缘线的雷击事故基本上都发生在比较空旷的地区。主要原因是：城区建筑物等有屏蔽作用，降低了线路遭雷击的几率，约占总量的10%，而在线路附近发生雷云对地放电，产生感应过电压占到了90%以上，断线部分大多数为绝缘线固定处。主要原因是，架空线路遭雷击产生闪络现象。在很短的时间内产生很大的电弧电流，引起绝缘层的击穿但不会烧断导线。烧断导线的真正原因是雷击后造成相问短路所产生的数千安培工频续流。但是对于架空裸导线来说，工频续流电弧会沿导线向负荷侧传递，而不是集中在某点，所以很少发生导线烧断；采用绝缘导线的线路，会引起工频续流电弧集中并击穿，无法进行传递，导致导线烧断。

2.2 10kV配电线路防雷措施不到位

一般在配变上都会安装氧化锌避雷器，但是，在一些线路比较长的10kV架空线路上，并没有安装线路型氧化锌避雷器。以前10kV线路的连接器一般都是采用并沟线夹进行连接的，有些甚至连并沟线夹都不使用，而直接进行缠绕接线。以上两种并不是连接链路的最佳方式。严重的将经受

2.3 线路绝缘子的质量不高

这里要提出P-l5针式绝缘子，其爬距约为28cm，并常年受到工业及自然环境的污染，在大雾及雨天等湿度环境下，绝缘子表面的污染物被水分湿润，导致其导电性大大增加，其泄漏电流也快速上增，会导致绝缘子在工频与操作冲击电压下的闪络电压明显降低，甚至会在工作电压下发生闪络。

3 10kV配电网线路设备的防雷措施

3.1 线路中配电变压器的防雷

在配变的3-10kV侧要装设金属氧化物避雷器或者是阀型逼雷器进行防雷保护。如遇特别情况，可采用两相阀型避雷器与一相间隙保护或者是两相间隙保护进行结合防护，当中的阀型避雷器可以用管型避雷器进行代替。保护设备的安装要尽量靠近变压器，这是为了防止残压损坏变压器绝缘。

当雷电流流过接地电阻时很容易产生压降IR，并且当其与避雷器的残压共同作用与变压器的绝缘上，为了避免这一情况的发生，避雷器的接地线与变压器铁壳连在一起进行接地操作，只有阀型避雷器的残压作用于变压器高压侧主绝缘上。但是，这种情况下的接地体以及接地引下线上的压降，会极大的提高变压器铁壳电位，很容易引起铁壳向220/380V低压侧逆向放电。因此，必须将低压侧的中性点与变压器的铁壳进行连接。这样会使低压侧电位同时也被抬高，铁壳和低压侧之间就不容易发生闪络现象。但是，这种方法有个缺点，在高压侧雷击可能传递到低压侧的用户中去，对用户安全产生影响，所以，可采用加强用户的防雷措施来进行预防。

（1）当10kV侧雷击，阀型逼雷器发生动作，并在接地电阻上产生压降IR，采用5kA与7Ω进行计算，就得到IR=35kV。此IR绝大部分都加在低压绕组上。经电磁感应原理，将在高压绕组上产生高电压。由于避雷器固定了高压绕组出线端的电位，因此，高电位将沿高压绕组分布，并集中在中性点处，产生最大电位值，当此电位值过大，就会引起中性附近发生绝缘击穿；同时大大增加匝间电压，也很容易引起高压绕组的层间或者是匝间发生绝缘击穿。

（2）当低压侧线路雷击，在低压侧的冲击波会按照一定变压比传递到高压一侧。因为低压侧的绝缘裕度比高压侧要大，因此，很容易在高压侧引起绝缘击穿事故。对于35/0.4kV系列配电变压器来说，在其高、低压处都装设有避雷保护器。对于低压侧中性点没有进行接地处理的变压器来说，应在其与变压器铁壳间加装击穿保险器。一般为了降低避雷器残压对变压器绝缘的损坏，无论高压或者是低压避雷器的接地点到铁壳间的连线，其距离越短越好。

3.2 线路中柱上负荷开关的防雷

对于10kV户外柱上开关，都要进行基本的避雷保护，也可以采用间隙保护的方法。线路中的户外柱上开关等具有常断路运行及带电的特点，所以，要特别注意其带电侧的避雷保护，要对开关的金属外壳进行接地处理，并且接地电阻应控制在10Ω以内。这是由于，柱上油开关或者是隔离开关等经常开路运行并且带有电压，当其任一线路发生雷击时，受到雷电波的反向作用导致电压急剧上升，从而引起绝缘闪络击穿。

3.3 加强线路绝缘方案

加强配电线路的绝缘性能，对于10kV线路防雷过电压意义并不是特别大，这是因为线路的绝缘强度是有限的，在遭遇雷击时，基本无效。对感应雷只在雷电流较小并且雷击点较远时才能减少闪络的发生，但是，在进行多回同杆架设时，加强重要线路的绝缘性能，也可以适当的减少重要线路中的雷击事故，举个例子：进行同杆架设的两条线路，一条是绝缘导线，而另一条则是裸导线，在相同的支持绝缘子时，在裸导线上发生雷击闪络事故偏多，这是由于裸导线的绝缘性能远远低于绝缘导线，当裸导线受雷击穿接地，由于耦合地线的作用，减少了过电压的陡度，从而保护了绝缘导线的安全。这里应特别注意的是：如果该绝缘导线是单回架设的，一旦雷击发生，其结果大多数都是发生断路，因为在绝缘导线遭雷击时往往是一处进行放电，非常容易发生断路，所以，对绝缘导线的避雷不但不能松懈，反而要更加注意，不建议在空旷的地区采用，也可将绝缘导线架设在有多回线路的下方。为防止发生三相短路故障，应该对其中的两相导线的绝缘性能进行加强，另一相则进行常规绝缘，就是采用不平衡绝缘法，在雷电流较小的情况下，引导其发生一相闪络，减少整条线路的断路发生。加强绝缘的方法主要有：使用绝缘导线以及采用P20绝缘子。

4 结束语

在线路工程的设计阶段，就应考虑到10kV配电系统的防雷保护，并根据地形等实际情况，选用质量相对可靠的电气及防雷设备，认真执行等电位原则，建设好可靠的公用接地网，要对防雷措施进行综合性的考虑，只有这样，才能尽可能的减少雷击对线路及设备造成的损害。

参考文献

[1] 陈伟明.10kV架空绝缘导线雷击断线分析及预防[J].供用电,2005,(05).

[2] 李景禄,刘春生.配电网频发故障的原因分析及整改措施[J].高电压技术,1995,(01).

[3] 文武.感应雷电磁干扰及其防护研究[D].武汉大学, 2004.

[4] 侯牧武,曾嵘,何金良.感应过电压对输电线路耐雷水平的影响[J].电网技术,2004,12.

[5] 李景禄,刘春生.配电网频发故障的原因分析及整改措施[J].高电压技术,1995,(01).

[6] 李林易.输电线路设计中的防雷措施及应用[J].云南电业,2010,(01).

[7] 曹伟.10kV配电网规划的供电可靠性评估和应用[D].湖南大学,2009.

作者简介：刘玉娟（1971-），女，淮安供电公司助理工程师，研究方向：输配电规划建设管理。