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1、配电线路防雷整治措施探讨 陈铮 国网湖南省电力公司邵阳供电分公司 摘 要： 配电线路作为电网建设中的重要组成部分, 由于地处户外, 遇雷雨天气, 绝缘水平低, 易发生线路故障, 影响供电安全, 甚至导致大面积的停电。本文分析了雷电的起因及危害, 讨论了配电线路和设备的防雷措施及安全预防, 以供参考。关键词： 配电线路; 防雷; 整治; 作者简介：陈铮 (1982-) , 男, 本科, 主要在国网邵阳供电公司运检部工作。收稿日期：2017-8-18Received： 2017-8-181 引言雷电是一种严重的自然灾害, 而雷击所导致的配电线路跳闸等故障, 将会严重影响到配电网供电的安全性和可靠性
2、, 同时也给人们的日常生产、生活带来了极大不便。对此, 配电线路必须采取全方位、多层次的防雷保护措施, 以减少雷击事件的发生, 确保人们的生命安全。2 雷电对配电线路的影响及危害2.1 感应雷过电压感应雷指的是雷云形成时, 雷云、大地之间感应电场、雷云对地放电以及雷云和雷云之间放电时, 雷闪电流所致的强大的电磁场作用在各种线路上感应出过电压、过电流, 经由线路进入设备而形成的雷击就是感应雷过电压 (见图 1) 。感应雷过电压是配电线路故障重要因素, 如果配电网中的绝缘水平太低或瞬时电压太高, 很容易闪络, 甚至绝缘击穿。图 1 感应雷过电压 下载原图2.2 直击雷过电压直击雷过电压, 指的是在
3、雷电直接击中线路时, 导线中大量雷电通过阻抗接地, 于此同时阻抗上产生电压降, 雷电直击处电位上升。因为直击雷过电压过程中出现了较多的效应, 如电/热效应等, 以致于配电线路出现严重损坏, 严重的话甚至是出现人员伤亡的情况, 基于此在实际工作时, 需做好避雷针的布设工作, 通过对雷电的引导, 防止直击情况的出现。2.3 雷电绕击配电线路上布设避雷针/线, 可有效防止雷击直击, 但是绕击情况依旧时有出现。雷电绕击, 指的是雷电绕开了避雷针/线击中导线, 极易出现于线路周围空旷或是环境度复杂的位置。如图 2 所示即为设有避雷线的线路遭遇雷击的几种情况。在出现雷电绕击后, 雷电流朝着导线两旁传递,
4、以致于瓷瓶串出现闪络。图 2 设有避雷线的线路遭遇雷击的几种情况 下载原图2.4 雷电反击配电线路遭受雷击时跳闸表现即为雷电反击, 主要是雷电击中电线杆、避雷设施时, 超强的雷电流直接击穿大地, 导致接地电压出现瞬间升高的情况, 与此同时配电线路出现更高感应电压。对于配电线路而言, 雷电反击威力巨大, 放电电压在一瞬间可以达到几万伏乃至百上千万伏, 而瞬间的电流也可达几十万安。通过对一些雷击事故实例分析, 雷电反击可以归为以下几种情况: (1) 雷电击中塔顶周围避雷线; (2) 雷电击中塔顶设施, 以致于出现单/多相瓷瓶闪络的问题, 引发跳闸事故。3 配电线路具体的防雷办法分析3.1 优化施工
5、措施3.1.1 合理选择配电线路路径地理环境、气候情况等因素在很大程度上影响了配电线路的安全性, 因此在选择配电线路路径时, 避免走线在山区中倾斜的山坡、或者山谷深涧中, 这些都是雷雨的多发地段。如果配电线路在这些地方建设, 那么受到雷击的概率会非常大。除此之外, 选择配电线路路径时, 还应该合理的避免地下水位比较高的位置, 富含导电性矿藏的地方也不利于配电线路的建设, 这些位置的电阻率非常低, 如果在施工中遇到这些地理环境, 可以选择其他路径, 避免以后长久的受到雷击的危害。3.1.2 提高配电线路绝缘程度配电线路绝缘程度, 直接决定了整个地区配电线路供电的安全性和可靠性, 绝缘程度低, 是
6、配电线路出现雷击事故的主要原因之一, 由此必须提升配电线路绝缘水平, 增加绝缘子片数量, 或者绝缘子片、导线间加入绝缘皮等, 在实践基础上进行创新, 能够有效的对配电线路进行防雷保护, 从而确保供电系统的可靠性。3.1.3 架设耦合地线配电线路耦合电线, 也就是我们常说的架空地线, 当配电线路在运行过程中有较易发生电击的区域, 可以通过在导线下方架设耦合地线, 利用耦合地线的分流耦合作用, 提高线路的耐雷击水平。通过架设耦合地线, 可减少一相导线绕击后再对另一相造成反击, 跳闸的几率会大大降低。3.2 安装避雷设施用于防雷3.2.1 避雷装置的合理安置(1) 配电变压器防雷保护配电变压器防雷保
7、护, 可以通过在低压侧设置低压避雷器, 和高压侧的避雷器、变压器外壳以及低压侧的中性点共同接地, 实现“四点共一地”, 要求接地电阻值满足以下要求: (1) 配电变压器容量超过 100k VA 时, 接地电阻4; (2) 配电变压器容量小于 100k VA 时, 接地电阻10。(2) 柱上开关的防雷保护为了保证电网正常运行, 610k V 电网上安设有柱上开关、刀闸, 有利于实现电网的灵活运行, 提高供电的可靠性, 但是在防雷工作时往往会忽视这些开关设备的保护, 未能够设置避雷器, 或是避雷器数量不足, 以致于在开关断开时, 出现雷电波全反射的情况, 以致于开关设备受损。由此, 在配电线路防雷
8、时, 必须要重视柱上开关的防雷保护, 在开关、刀闸两侧均要布设避雷器, 防止出现缺陷。(3) 电缆分支箱的防雷保护随着电力系统发展, 电缆线路的应用越加广泛, 电缆分支箱、环网柜较多, 相应的的防雷工作也极为重要。10k V 电缆化环网供电系统中, 主要是通过避雷器的布设实现感应雷过电压的抑制, 在选择保护点时包括两种方法: (1) 在整个的环网回路内的每个单元都安设避雷器, 但是在此方法下避雷器的数量十分多, 系统运行可靠性、成本均有所下降; (2) 在环网回路内有选择性地安设避雷器。值得注意的是, 若是环网回路内存在一段架空线路, 则需在架空线路两端环网单元设置避雷器。在进行避雷器的选择时
9、, 有限选择具有防爆脱离功能、免维护的无间隙金属氧化锌避雷器, 如:在 10k V 配电线路中, 可选择 HY5WS-12.7/50 型避雷器, 其在防水、耐污、防爆等方面优势显著, 同时密封性能也较好, 由于自身的体积较小、重量轻, 在安装时也较为方便。3.2.2 安装自动重合闸设备通常情况下, 雷击都是瞬间发生的, 时间非常短暂, 配电线路因雷击而产生跳闸所形成的闪络性故障会自动消失, 反而不会因此出现长期性故障。对此, 为保证配电线路运行的可靠性, 可以考虑在设计配电线路时, 就将线路自动重合闸和线路继电保护联系起来, 这样即使当配电线路遭受雷击事故时发生跳闸, 自动重合闸也可以自动恢复
10、线路供电, 这样就可以进一步提升配电线路的可靠性。3.2.3 使用带间隙的线路避雷器保护终端杆带串联间隙型避雷器、导线是通过空气间隙进行连接 (见图 3) , 对于其保护间隙的结构数据参考如表 1 所示。间隙击穿电低于绝缘子串闪络电压, 在正常情况下, 避雷器不工作, 不承受工频电压作用;当在一定幅值雷电过电压下串联间隙动作, 避雷器开始工作。基于此, 带串联间隙型避雷器的应用可靠性高、寿命长, 同时因为串联间隙具有隔离的作用, 基石避雷器本体出现故障, 也不会影响线路的正常运行。图 3 保护间隙避雷器 下载原图表 1 保护间隙结构数据 下载原表 3.2.4 利用 ATP 仿真模型在安装避雷器
11、时, 可利用 ATP 仿真模型计算 10k V 配电线路的过电压数值, 通过相交法对线路的绝缘子闪络加以判断。若是绝缘子串的放电曲线和线路感应电位、塔顶感应电位差值曲线呈现为一个相交的状态, 则技术人员可判断线路、绝缘子串出现闪络。仿真模型中, 通常把线路参数频率、杆塔波阻抗分别设置为 450k Hz、250。3.3 采用消弧线圈接地方式对于雷电活动强烈、接地电阻降低难度大的地区, 110k V 及以下的电网可考虑采用系统中性点不接地、经消弧线圈接地的方式, 由此绝大多数的雷击单相闪络接地故障可被消弧线圈所消除, 不会发展为持续工频电弧。当雷击引起两/三相闪络故障, 第一相闪络不会导致跳闸,
12、先闪络导线此时等同于一根避雷线, 增加了分流与对未闪络相的耦合作用, 导致未闪络相绝缘电压下降, 提高了线路耐雷水平。我国消弧线圈接地方式的运行情况很好, 雷击跳闸率约降低1/3。4 结语配电线路的平稳安全运行对保证生产生活正常用电、社会的正常运转具有重要意义。只有有效的解决目前配电线路存在的雷击问题, 避免线路雷击带来的一系列危害, 才能够保证人们的日常生产、生活用电可靠性, 使配电网线路更加安全、高效的运行。参考文献1赖达.10k V 配电线路防雷保护间隙的设计J.电子测试, 2015 (12) :5758. 2王灿.输配电线路防雷的设计解析J.华东科技:学术版, 2014 (11) :212. 3岳伟.不同地形条件下架空配电线路的防雷分析J.电工技术:理论与实践, 2015 (11) :171.
