浅议配电网线路防雷措施及其初步应用

【摘 要】 由于配电网的网络结构复杂、绝缘水平较低，配电网很容易遭受雷害事故，引起停电事故，从而导致很大的经济损失。本文就电网防雷技术的原理及特点进行分析，并结合实际，提出适用于配电网防雷的技术方案。

【关键词】 配电网 防雷系统 设计与应用研究

1 发展线路防雷技术的重要性

雷击是影响电网安全稳定运行的重要因素之一。长期以来雷击引起的配电线路跳闸事件频繁发生，对供电网安全稳定运行构成了极大的威胁。据电网故障分类统计表明，在我国跳闸率较高的地区，高压线路运行的总跳闸次数中，由雷击引起的次数占40%～70%，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击配电线路引起的事故率更高；每一次雷击闪络，不仅使系统出现一次强的扰动，还可能造成设备损坏、线路停运，甚至出现电网大面积停电事故，对社会造成巨大的经济损失。近年来我国雷电活动加剧，电网新增速度加快，由于雷击造成的电网事故及损失也逐年呈上升趋势。加强配电线路的雷电防护，对于维护电网的安全稳定运行有着重要的意义。

雷电活动频繁地区的配电线路在一年中往往要遭到数十次雷击，因而线路的雷击事故在电力系统总的雷电事故中占有很大的比重。据统计，因雷击线路造成的跳闸事故占电网总事故的60%以上。配电线路防雷保护的目的就是尽可能减少线路雷害事故的次数和损失。

2 线路防雷保护措施

在实际工程中，架空裸导线在线路中大量使用，因此，对架空裸导线的防雷保护对于电网的安全稳定运行是至关重要的，根据现场调研情况表明，在电网中存在零值与劣值绝缘子，零值与劣值绝缘子的出现，极大的影响了配电网的耐雷可靠性和稳定性。针对上述原因，我们提出一些预防架空导线的防雷保护措施：

（1）架设避雷线架设避雷线是高压配电线路最基本的防雷措施，其主要作用是防止雷电直击导线。此外，避雷线对雷电流还有分流作用，可以减小流入杆塔的雷电流，从而使杆塔顶电位下降。

保护角是影响配电线路绕击耐雷性能的重要因素之一，减小避雷线的保护角，配电线路的绕击率就会随之下降，从而使配电线路的绕击跳闸率降低。根据理论研究，减小避雷线保护角，可以提高避雷线对导线的屏蔽性能，在相同幅值雷电流下，可以减小导线的暴露距离，同时还可以减小可能发生的最大绕击电流，这两个因素使线路绕击跳闸率减小。

减小避雷线保护角的方法有以下几种：保持避雷线和导线高度不变，减小它们之间的水平侧向距离，使保护角减小；保持避雷线高度不变，通过增加绝缘子片数，降低导线挂线点高度来减小保护角，同时也增加了绝缘子串长度，提高了绝缘子串的耐受电压；保持导线高度不变，通过增加避雷线的高度来减小保护角。

（2）降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平，减少线路雷击跳闸率的主要措施。降低杆塔接地电阻是通过降低杆塔的冲击接地电阻来提高配电线路反击耐雷水平的一种防雷技术。降低杆塔接地电阻来降低配电线路雷击跳闸率的原理是：当杆塔接地电阻降低时，雷击塔顶时，塔顶电位升高的程度降低，绝缘子所承受的过电压程度也降低，从而使线路的反击耐雷水平提高，从而有效的降低线路的雷击跳闸率。降低杆塔接地电阻的方法主要分物理降阻和化学降阻：物理降阻包括延长接地体、深埋接地体、使用符合接地体等；化学降阻主要是指在接地体周围敷设降阻剂，通过降低土壤电阻率来达到降低接地电阻的目的。

（3）架设耦合地线架设耦合地线是指在雷害事故多发地区，在导线下方加设一条接地线，以提高线路的反击耐雷水平，降低反击跳闸率。架设耦合地线提高线路反击耐雷水平的原理是：耦合地线可以增加分流作用，可以使雷电流易于通过邻近杆塔的接地散流，从而降低塔顶电位。架设耦合地线根据架设的位置不同分两类：直挂耦合地线，直接增设在线路导线下方的耦合地线；侧面耦合地线，平行架设在线路两侧的耦合地线。

（4）更换新型绝缘子以往工程中采用的绝缘子为瓷质绝缘子，当出现零值时无明显特征反映，不易发现，导致绝缘子串耐压水平降低，雷击时易发生闪络。把原来的瓷绝缘子换成玻璃绝缘子后，线路绝缘水平有所提高，闪络事故得到了改善，因为玻璃钢绝缘子失效表现为零值自破，玻璃钢绝缘子的失效检出率比瓷绝缘子的高很多，从而消除了零值绝缘子和劣质绝缘子，消除了线路的绝缘弱点，大大提高了线路绝缘水平，降低了绝缘子的雷击闪络概率。

（5）安装线路避雷器。线路避雷器是在线路杆塔上安装避雷器装置，将其与线路绝缘子串并联，提高安装处线路的绕击和反击耐雷水平，并有效保护绝缘子不闪络，降低雷击跳闸率。避雷器提高耐雷水平原理是：线路安装避雷器后，当雷电绕击线路，绝缘子串两端产生过电压超过避雷器动作电压时，避雷器动作，利用阀片的非线性伏安特性，限制避雷器残压低于线路绝缘子串的闪络电压。雷电流经过避雷器泄放后，通过避雷器的工频电流很低，工频电弧在第一次过零时熄灭，线路两端断路器不会跳闸，系统恢复正常状态。

3 防雷措施实施及其效果

110kV范湖变电站10kV范湖线线路避雷器安装方案：

1）主线线路避雷器安装位置：

#1、#7、#13、#19、#25、#31、#33、#37、#41、#46、#55、#62、#66、#75、#77、#86、#87、#90、#92、#93、#95、#98、#102、 #104、#111。

2）支线线路避雷器安装位置：

沙煲港支线 #1、#4；广聚贤支线 #3、#6；东亚钢门支线#1；庆地北队支线#4、#5、#10、#14、#18；朝山南队支线#4；朝山北队二支线#3；庆地东二队支线#7；电镀厂支线#7、#13；排楼支线#6；石龙支线 #4；高浪支线#9、#16；高浪二支线#5；南华剪刀支线#4 ；范湖大浪支线#6、#10；同美支线#4；田心支线#6、#10；田心祖庙支线#5；雷特厂支线#5。

自从对范湖站范湖线路按上述方案加强了线路绝缘和安装线路避雷器后，该线路的防雷水平大幅提高。从佛山三水供电局配网生产管理系统中的调度日志获知，该线路在2011年1月1日～10月31日没有发生因雷击原因造成的线路跳闸，而2010年同期则发生了2起因雷击原因造成的线路跳闸。

4 结论

通过实施防雷方案，总结理论和实践经验得到以下结论：

（1）线路的耐雷水平和雷击跳闸率是衡量线路防雷性能优劣的重要指标，提高线路耐雷水平，降低雷击跳闸率是防雷设计中主要的工作。

（2）配网架空线路绝缘子在直击雷过电压或感应雷过电压作用下均可能发生闪络。当线路绝缘子发生闪络后，该冲击闪络将可能转化为稳定的工频电弧，一旦建立稳定的工频电弧，将引起线路跳闸甚至断线事故的发生。

（3）安装线路避雷器可以对配网架空线路感应雷过电压进行防护，其保护效果与避雷器的配置方式及线路杆塔接地电阻有关。限制避雷器安装点处杆塔接地电阻在10Ω以下，可采用每6基杆塔装一组避雷器安装方式对线路进行保护。

（4）安装避雷线可以对配网架空线路感应雷过电压进行保护，其保护效果受避雷线的安装位置的影响，避雷线与导线间距离越近，保护效果越好，相应的耐雷水平越高。

（5）从感应雷防护角度考虑，每6基杆塔安装一组线路避雷器优于架设避雷线的技术经济性能。对于分布在城区的架空配电线路，常见雷击造成的故障主要是由感应雷过电压作用引起的，建议采用安装线路避雷器的方式提高线路耐雷水平，降低雷击跳闸率。

（6）对于分布在农田、山区、河谷等易遭受雷击区域的架空配电线路，线路更易遭受直击雷危害。安装线路避雷器不能提高线路在直击雷过电压下的防雷性能。此时，建议采用架设避雷线进行线路的防雷保护。

（7）为保证线路避雷器和避雷线的防雷保护效果，建议将避雷器安装点处和避雷线沿线杆塔接地电阻限制在10Ω以内，接地电阻越小，保护效果越好。

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