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基于10kV架空配电线路的防雷设计分析

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：刘计

[导读] 摘要：本文主要研究当前基于10kV架空配电线路的防雷设计。当前国内10kV配电线路分布较为广泛，但是由于配电线路整体结构较为复杂并且绝缘水平较低等原因经常会出现受到雷击而跳闸的情况，对配电网的正常运行造成严重危害，极大的降低了当前国内配电网供电的可靠性。

        （江苏中电科电力设计院江苏南京 210000）
        摘要：本文主要研究当前基于10kV架空配电线路的防雷设计。当前国内10kV配电线路分布较为广泛，但是由于配电线路整体结构较为复杂并且绝缘水平较低等原因经常会出现受到雷击而跳闸的情况，对配电网的正常运行造成严重危害，极大的降低了当前国内配电网供电的可靠性。而通过科学的配电线路防雷措施能够有效降低雷击跳闸频率，减少配电线路运行过程当中的故障风险。因此对于10kV配电线路的防雷措施进行研究是非常必要的。
        关键词：10kV电路；架空配电线；防雷设计
        1.雷电的产生和危害
        1.1雷电产生的主要原因
        一般来说，雷电产生的原因有很多种，发生的现象也存在一定的复杂性，因此在研究雷电产生原因的过程当中需要重点关注不同地区雷电的实际现象。地上湿气受热蒸发上升与大气中的水蒸气产生凝结反应，逐渐凝结成冰晶或者水滴等情况，最后产生积云。积云一直处于不断的运动状态，随着上升下降气流之间不断摩擦与撞击产生的反应，积云逐渐带有正负电荷，从而产生雷云并生成雷电现象。
        1.2雷电造成的危害
        一般来说，一旦出现雷雨天气就很有可能对架空线路造成严重的影响。架空线路在运行的过程当中受到雷击，或者附近线路存在落雷情况就会对导线产生一定的的电磁感应，受电磁感应作用出现的电压大部分都会比线路本身的相对电压高出很多，因此导致架空线路绝缘出现破损，出现烧损导线、跳闸、击穿瓷瓶、避雷器爆裂等问题，严重时还会出现火灾，对变电站的设备造成影响。因此架空线路一旦被雷击，不仅会对电网的安全运行和生产工作造成影响，还会造成大量的经济损失，危害电力企业的正常运行。
        2.10kV架空配电线路防雷的有效措施

        图 1 10kV架空配电线路防雷的有效措施
        2.1提高配电线路的绝缘水平
        在进行10kV架空配电线路防雷的过程当中，首先可以提升配电线路的整体绝缘水平，从而提升架空线路对雷电击中的应对水平。在出现感应雷过电压时会对配电线路造成影响，绝大部分原因在于配电线路的绝缘水平整体较低，而绝缘子闪络的几率也相对较大。因此在进行架空配电线路防雷措施设计的过程当中，首先需要根据地区实际天气情况对电网设施和器材进行合理选择，在施工的过程当中需要对中间距进行严格规范，从而有效提升配电线路运行过程当中的绝缘水平。还可以科学的增加绝缘子片数或者更换其他绝缘子型号，从有效降低配电线路运行过程当中的闪络概率。在配电线路运行的过程当中工作人员也可以根据运行的实际情况增加或更换绝缘子片数，每增加一片基本能够提升一倍冲击放电的电压。除此之外也可以采取瓷横担方式来提升架空配电线路的防雷水平，一般来说瓷横担比铁横担的耐雷水平更好，因此可以在10kV架空配电线路设计当中采用磁横担的方式提升配电线路的绝缘水平。针对一些已经采用铁横担的配电线路也可以加强对绝缘子的配置，通过更换更高级的绝缘子从而提升配电线路的整体绝缘水平，一旦出现被雷击中等情况能够有效减少配电线路运行过程当中的出现的安全问题，避免造成严重的经济损失。
        2.2.安装线路避雷器
        针对一些雷电活动较为频繁或者是土壤电阻率较高的地区，在进行配电网架空配电线路防雷措施设计的过程当中需要充分考虑地区特性并安装线路避雷器从而有效抑制电压过高的问题。在配电线路塔杆上安装避雷器不仅能够有效抑制过电压，还能科学的提升配电线路整体耐雷水平。一旦受到雷电击中出现闪络情况后能够有效抑制工频续流起弧，从而真正实现对线路的保护工作。但这些避雷器安装的过程当中需要注意以下问题，首先是避雷器的选择问题。在进行避雷器安装之前一定要详细对避雷器的型号进行选择，从而提升安装避雷器的有效性。根据地区化配电线路的实际特点，当前较为常见的避雷器类型是氧化锌避雷器。氧化锌避雷器在实际应用的过程当中具有着很强的优势，由于体积较小重量轻，并且具有较好的耐污性与散热性因此具有非常广泛的应用。另外氧化锌避雷器针对非线性电阻具有良好的特性，在实际运作的过程当中能够实现对工频续流的快速截断，从而及时吸收雷击过程当中出现的放电能量。通过在避雷器后端设置的串联间隙能够有效起到隔离的作用，避免电阻片全部承受系统的运行电压。这种设计不仅能够有效提升避雷器的运行安全性，还能避免电阻片受电老化，对配电线路的运行造成安全隐患，因此当前许多地区已经逐渐推行氧化锌避雷器的安装和使用。第二是需要加强对避雷器安装地点的科学选择，在架空配电线路中安装避雷器能够有效提升杆塔的安全性，但是如果在全线安装避雷器就会造成非常大的经济压力，很难真正全线实行。因此在进行避雷器安装的过程当中基本上采取重点保护的形式，将避雷器安装在雷击事故频发区域的杆塔上，在刀闸、柱上开关，配电变压器等配电设备处安装避雷器，或者是在电缆线路与架空绝缘导线转换处进行避雷器安装等。

        图 2安装线路避雷器的注意事项
        2.3降低杆塔接地电阻
        降低杆塔接地电阻也是当前加工配电线路防雷的有效措施之一，针对一些偏远山区和多雷活动区降低杆塔接地电阻能够科学有效地避免架空配电线路出现雷击的问题。很多地区的线路因为杆塔接地出现电阻过高的问题而经常出现雷击闪络事故，因此需要对线路杆塔接地问题加以降阻改造，提升电力运行安全性。比如通过外引接地、提升接地尺寸、深埋接地极等方式对杆塔接地电阻进行控制。需要注意的是在实际应用的过程当中要加强对技术经济的对比工作，从而选择经济实惠且效果明显的降阻方式。
        3.小结
        本文深入研究当前10kV配电网防雷设计相关问题，配电网在理论上能够实行很多类型的防雷措施，但是在实际应用的过程当中受资金技术等方面因素的影响，一些防雷措施很难实现大面积的推广和应用。因此针对配电线路的防雷工作在实际设计施工的过程当中需要严格结合配电线路区域的实际情况，对当地配电线路周边的有利资源进行分析，从而选择最佳的防雷措施，真正科学合理和经济有效地提升配电线路运行过程当中的安全性与稳定性。
        参考文献：
        [1] 叶树芬.10kV架空配电线路防雷水平及防雷击断线措施分析[J].中国高新技术企业，2016，（7）：132-133，146.
        [2] 王楚雄.探讨10kV架空配电线路雷击故障特性及防雷策略[J].中国新技术新产品，2017，（17）：30-31.