10kV贯通线的雷击原因分析

[摘要] 该文对10kV贯通线的一些常见事故进行归纳、分析，并就其对策进行了探讨，以期能提高我们的运行维护水平，缩短停电时间，保证行车设备可靠供电，增加铁路运输企业的经济效益。

[关键词] 10kV贯通线 避雷器 短路 措施

福州电务段龙岩电力车间管辖漳龙铁路福建段15个车站及赣龙铁路福建段9个车站的电力设备，其中10KV贯通线架空线路302.923KM,高压电缆89.739KM。赣龙铁路及漳龙铁路地处闽西境内多雷区，且贯通线很多远离铁路沿大山架设，地势较高，自2000年漳龙线投入运行及2005年赣龙线投入运行以来，频繁发生雷击断线、瓷瓶炸裂断线、避雷器击穿导致单相接地或相间短路等事故，造成线路停电，影响铁路行车。

1 雷击事故及其原因

10kV贯通线线路较长，因其沿途地形较空旷，有些在山顶，附近少有高大建筑物，故在每年的雷雨季节常遭雷击，由此产生的事故是10kV贯通线最常见的。

(1)绝缘子质量不过关或存在隐患运行。

铁漳、铁永、永埔贯通线使用的瓷瓶是P-20T针式瓷瓶，瓷瓶的质量是引起导线断线的主要原因。如P-15kV针式绝缘子质量存在缺陷，在雷击时易引起10kV线路接地或相间短路。很多故障就是因为该型针式绝缘子的质量缺陷而被雷电击穿，致使导线对铁横担放电起弧而烧断。

(2)10kV贯通线防雷措施不足。

线路所处区域空旷易受雷击，而10kV贯通线没有避雷线，线路直击雷或感应雷过电压就会在线路设施薄弱之处寻找出路，造成损害。

(3)避雷器性能下降或失效。

(4)接地装置不合格。

受地理环境影响，接地极设在含砂土壤上，土壤电阻率较高，接地电阻值达不到要求，泄流能力低，雷击电流不能快速流入大地，残压高。

2 防雷击的反事故措施

2.1 更换、安装耐压等级高的绝缘子或瓷横担

雷击10kV架空线路针式绝缘子事故，是最多见的设备事故，其原因：一方面是闽西地区年雷暴日多、雷期长；另一方面针式绝缘子质量不过关也是主要原因。应在受雷害严重的线路上适当采用20kV电压等级的绝缘子，提高其耐雷水平；提高维护水平，在雷害严重地区，应加强巡视，并结合线路停电机会，登杆检查，及时更换不合格的绝缘子。

原使用的P-20T针式瓷瓶的铁柄距瓷瓶顶部距离较小，仅为2cm左右，一旦有裂缝，在下雨天，就会造成单相接地。特别是雷雨季节，雨水对瓷瓶热胀冷缩的作用，加上雷击，更容易引起瓷瓶涨碎。另外，电缆的大量应用，电容电流大大增加。车间管内电缆较长，10KV贯通线总长为392.662KM，其中电缆为89.739KM，而电缆的电容电流要比同样长度的架空线大25倍。因此，一旦发生单相接地后，这样大的电容电流便引起穿弧、烧断导线，最后极可能造成相间短路。为此，我们在2005年把铁永贯通线及永埔贯通线的针式瓷瓶P-20T替换成棒式瓷瓶PSQ-15，棒式瓷瓶较针式瓷瓶的优点在于铁柄距瓶顶距离大,即使有裂缝也不会发生击穿；针式瓷瓶受耐压能力差,在雷雨季节,经常发生击穿，引起单相接地，且故障点不易寻找,延长了停电时间。用棒式瓷瓶后,情况大有好转，使线路整体耐雷水平提高。在2006年5、6月长时间持续雷雨天气里，电力设备未发生因雷击引起的断线事故，避雷器击穿的故障也明显减少。

从表1中可以看出，棒式瓷瓶较针式次瓶的优点在于铁柄距瓶顶距离大，即使有裂缝也不会发生击穿；缺点在于，棒式瓷瓶的抗弯破坏力仅有针式瓷瓶的一半。为此我们在使用棒式瓷瓶时要注意：1.把棒式瓷瓶用于转角杆时，要用双棒式；2.必须把棒式瓷瓶的底脚螺杆拧紧，包括螺杆与瓷瓶及螺杆与横但之间。试验表明，在螺杆拧紧的情况下，在平均值为6.03(KN)的试验拉力作用下，螺杆脚变形，而瓷件完好无损。2006年7月永埔线曾发生1起金属性接地故障，原因是更换针式瓷瓶时，未把棒式瓷瓶的底脚螺杆拧紧，运行一段时间后螺杆从瓷瓶底部脱落，瓷瓶偏离横担，导线垂下后搭在拉线上，配电所电流速断保护动作。

2.2 安装金属氧化物避雷器(简称MOA)

金属氧化物避雷器是当前限制过电压最先进的一种保护电器，被广泛地用于发电、输变、变电、配电系统中，使电气设备的绝缘免受过电压的损害。氧化锌避雷器是目前国际最先进的过电压保护器，用以保护交流电力系统的电气设备免受大气过电压和操作过电压危害的保护设备。可在空旷的10kV架空线路上安装线路型避雷器，在变压器、柱上开关、电缆头等处也必须安装避雷器。

2.3 检查、整改接地装置

严格按期检查测量10KV贯通线接地装置的接地电阻，不合格的给予整改，保证线路接地电阻值不大于10Ω，与1kV以下设备共用的变电台接地装置接地电阻不大于4Ω。一般来说，雷电流通过单根引下线的全部电压降是： UFJ=i×Rch+L0×l×di/dt

式中i――雷电流，kA

Rch――接地装置的冲击电阻，Ω

L0――单位长度的电感，μL/m

L――接地引下线的长度,m

UFJ――电压降，kV

di/dt――雷电流的陡度,kV/μs

从上述公式中，我们可以看出，在防雷接地装置中，接地电阻阻值越小，则瞬间冲击接地电压降就越小，遭受雷击的危险性就越小，因此足够小的接地电阻值和安全可靠的防雷接地装置是防雷的重要保证。

降低接地电阻的技术措施有：(1)更换土壤。这种方法是采用电阻率较低的土壤(如粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内。(2)人工处理土壤。在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。(3)深埋接地极。当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。这种方法对含砂土壤最有效果。(4)多支外引式接地装置。如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。(5)利用接地电阻降阻剂。在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低接触电阻的作用。

2.4 完善电力远动系统的故障检测及处理功能

赣龙线采用了电力远动系统，贯通线在每个车站都安装了FTU,可对贯通线分段。电力远动系统应能够自动监测和识别相间短路故障，小电流接地故障，并及时上报。当贯通线发生故障跳闸时，系统应能完成判断故障类型、故障的自动定位、故障点的隔离以及非故障线路的快速恢复供电，缩小停电范围。当系统发生单相接地故障时，应具有两种及以上的可靠的独立算法对故障进行综合分析，判断故障发生区段。但是，目前赣龙线远动系统功能不完善，无法自动隔离故障区段以及非故障区段的快速恢复供电。FTU故障率高，当贯通线发生故障时，调度无法实现远动操作，增加了故障处理时间。为此，我们已和厂家联系对赣龙线电力远动系统进行整治，对电力工区人员培训，使远动系统发挥应有的作用。

2.5 严格实施避雷器预试制度

通过预试将那些性能劣化或失效的避雷器筛选出去，同时要大力推广应用金属氧化物避雷器。相对旧式避雷器，MOA具有保护性能好、通流容量大、动作反应快、结构简单、体积小、重量轻的优点，实际运行效果很好。在工频情况下，避雷器的瓷套管用于保证避雷器必要的绝缘水平，如果瓷套管发生破裂放电，则将成为电力系统的事故隐患。此种情况，应及时停用、更换。在工频情况下，避雷器内部是没有电流通过的。因此，不应有任何声音。若运行中避雷器内有异常声音，则认为避雷器损坏失去作用，而且可能会引发单相接地。这种情况，应立即汇报调度，将避雷器退出运行，予以调换。

3 结语

10kV贯通线供电负荷为沿线各站信号、通信及其他行车设备，负荷等级高，其运行环境较为复杂。因此，我们应重视10kV贯通线管理，使之具有较高的技术指标，增强供电可靠性，更好地满足铁路跨越式发展的需要。随着各种措施的落实和新技术、新设备的运用，我们的设备供电可靠性必将有较大幅度的提高，为铁路运输的安全畅通作出更大的贡献。