10kV配电线路防雷措施的分析与研究
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【摘要】目前10kv配电线路防雷上存在着很多问题，如配电网绝缘水平低、中性点接地方式不恰当、配电设备防雷保护措施不完善等，极易引起安全事故。本文笔者首先阐述了雷电对10kV配电线路产生的影响，然后深入探讨了10kV配电线路的防雷措施，以期确保配电网的安全稳定运行。
【关键词】10kV配电线路；防雷措施；配电设备；自动重合闸；避雷器
【中图分类号】TM7 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0023-01
随着经济和社会的发展，人们对电能的依赖日益增加，对供电可靠性的要求也越来越高。10kV配电网络由于网状的网络结构比较复杂，绝缘水平较低，不但直击雷能够造成雷害事故，且感应雷也能造成较大的危害。在雷电活动频繁的区域，雷电事故经常发生，极大地影响了10kV电网络的供电可靠性，因此对10kV配电网络的防雷措施展开研究具有十分重要的现实意义。
1、10kV配电线路雷击过电压的特征
如果地面发生雷击，地表周围的电力和电子设备就会产生很强烈的电磁感应，包含有静电份量、辐射份量和磁份量，当这些电磁感应传递到线路中时，10kV配电线路上就会产生感应过电压。线路上过电压的幅值与雷电流的大小、线路距雷电通道的远近、线路的悬挂高度因素有关，通常情况下可以达到10kV～400kV。如果感应过电压大于80kV，就是当感应过电压与线路工频电压之和大于绝缘子50%的放电电压时，10kV线路绝缘子即会产生闪络，会导致线路和跳闸。因此引起10kV配电线路跳闸的情况，基本上都是由感应过电压引起的。
2、雷电对10kV配电线路产生的影响
雷电对10kV配电线路产生的影响主要有以下三个方面：（1）雷电的高温、高穿透性和高辐射压强等特性，会对配电线路及其配套的设施等造成直接的破坏；（2）雷电容易造成配电网络的瞬时电压增加，在增加电压的过程中容易造成配电系统的变电设备以外容电设备发生击穿事故，进而影响到整个配电线路的使用。此外还容易通过瞬间增加的电压造成用电设备的损毁，进而造成经济损失；（3）在施工的过程中由于配电网络较高，易导电等特点造成的引雷作用进而造成施工人员遭受雷击事件的发生，进而极大地影响了施工的安全。
3、10kV配电线路的防雷措施
3.1 提高线路的绝缘水平
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树相矛盾等问题，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。与此同时，可将裸导线绝缘导线、增加绝缘子片数、在导线与绝缘子之间增加绝缘片、更换绝缘子型号等方法提高线路的绝缘水平。如在大部分采用P15绝缘子的地区，出于防雷水平的考虑，可选择性的将P15绝缘子更换为P20绝缘子。
3.2 架空绝缘导线雷击断线防护措施
针对架空绝缘线路的雷击断线事故，主要采取如下三点措施：（1）提高线路局部绝缘水平。为了降低线路造价，可采用架空绝缘导线加强局部绝缘的方式，即在绝缘导线固定处加厚绝缘，使放电只能从加强绝缘边沿处或者是击穿绝缘皮厚击穿导线；（2）安装避雷器。在10kV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进行安装；（3）在绝缘子两端并联放电间隙。把绝缘子两端并联保护间隙的放电电压调整到等于或略大于绝缘子的冲击放电电压，线路的雷电放电就会在保护间隙问发生，从而有效的防止绝缘导线的击穿。
3.3 针对不同的网络结构采用不同的中性点接地方式
当线路中出现的故障不是自恢复性故障时，投用消弧线圈会导致故障范围的扩大，有可能引起相间短路，无法起到降低线路建弧率的作用，而在架空绝缘导线出现单相接地故障时，虽然绝缘导线的绝缘导线被击穿，但是绝缘子的绝缘能自恢复，因此在配电线路中应在不同的线路形式下有选择的投运消弧线圈。首先，架空配电线路中应采用消弧线圈；其次，架空线与电缆混合线路中，当电缆长度达到整条线路长度的70%时应慎投消弧线圈，建议采用经小电阻接地并配合零序保护方式运行；最后，架空绝缘线路与电缆混合线路中，当电缆长度达到整条线路长度的50%时，应慎投消弧线圈。
3.4 间隙与避雷器相互配合
3.4.1 避雷器的安装
避雷器对于10kvi～电线路中的雷电过电压具有良好的防护效果，但是全线安装避雷器在经济和维护上都是不太可行的，因此将避雷器的安装建议如下：在输电线路雷害事故多发段杆塔进行安装；在配电线路分支处杆塔进行安装；在配电变压器、柱上开关和刀闸等重要配电设备处进行安装；在线路曦处进行安装；在架空绝缘线路与电缆线路转换处进行安装。
3.4.2 并联间隙绝缘子的使用
10kV配电线路保护间隙可以安装在绝缘子串两端，当雷击线路时它在系统中与自动重合闸配合使用，即可将雷电流及时接地，又可对用户不间断供电，从而起到防止绝缘子闪络烧毁，维持线路正常运行的作用。用于10kV配电线路的防雷保护间隙在设计时要考虑以下两个方面的要求：（1）雷击线路时，保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，从而保护绝缘子串和线路不被烧毁，这是保护间隙的首要作用；（2）保护间隙与线路的绝缘配合应在保证在线路最大操作，下不击穿，不减低线路绝缘水平。
3.5 有选择的投运自动重合闸
（1）由于纯电缆线路一旦发生故障即将发展为永久性故障，因此在纯电缆线路中不适合采用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用投运自动重合闸的方式；（3）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，应慎用自动重合闸；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方式；（4）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；当电缆线路长度占到整条线路长度的40%以上时，则不采取投运自动重合闸的方式。
3.6 10kV配电设备的防雷保护
（1）配电变压器的防雷保护。配电变压器的防雷保护是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”；（2）柱上开关的防雷保护。开关设备自身的防雷保护是配电线路中防雷保护非常重要一部分，应该在开关或刀闸两侧安装避雷器对进行保护，避免在防雷保护上存在的缺陷；（3）电缆分支箱的防雷保护。在10kvV电缆化的环网供电系统中，需采取措施抑制感应雷过电压，通常的措施是采用避雷器，其保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保护。上述两种避雷器安装措施应根据电网的实际情况进行选择，但是如果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保护。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是首选。