10KV线路雷害及防范措施

摘要：10KV线路雷击跳闸次数多，成为影响线路可用率的重要影响因素。本文提出了调整线路防雷水平和电杆高度的关系，调整线路防雷水平与绝缘水平，接地装置、加装避雷器等防范措施。

关键词 10kV；线路；跳闸；防雷；措施

国内外研究及运行经验均表明，雷击是造成输配电线路故障的主要原因。在我国跳闸率比较高的地区，雷击引起高压线路跳闸的次数占线路总跳闸次数的40%~70%，特别是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击引起的输配电线路事故率更高。

架空绝缘导线以其安全、可靠、经济、建设维护方便等优势在城市配电网中得到广泛应用，但研究及实际运行经验均表明:架空绝缘线路雷击易断。 本文参考国内外现有防雷措施的成功经验，提出了适合10 kV线路的防雷措施。

1.线路雷害分析

配电线路在遭受雷击时，并不是一定都会引起线路跳闸停电。首先，雷电流必须超过线路耐雷水平，才会导致线路的绝缘被破坏，发生冲击闪络。这时候，雷电流沿击穿通道入地，但时间只有几十微秒，线路开关来不及动作，只有当沿击穿通道流过的工频短路电流的电弧持续燃烧，引起相间短路线路才会跳闸停电。

配电线路防雷性能的优劣主要由耐雷水平及雷击跳闸率来衡量。雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值称为线路的耐雷水平。低于线路耐雷水平的雷电流击于线路都不会引起闪络事故。而雷击跳闸率是指每100km线路每年由雷击引起的跳闸次数。雷击跳闸率是衡量该地区线路防雷性能的综合性指标。

一般来说，10kV线路多采用架空导线，不设避雷线。10kV线路覆盖面广，容易遭受雷击。输电线路受雷击后，会产生冲击波沿输电线路传输，在配电线路周围产生瞬变高电场。瓷瓶的雷电击穿原理可以简单这样认为:类似于气体电介质，由于电场的作用使电介质中的某些带电质点积聚的数量和移动的速度达到一定程度时，使电介质(瓷瓶)失去了绝缘的性能，形成导电通道。

瓷瓶所遭受的雷电击穿又可分为直接击穿和间接击穿。直接击穿是指瓷瓶在受到雷电流作用后，形成导电通道，完全失去绝缘的性能;间接击穿是指在受到雷电流作用后，电介质中的某些质点的排列结构受到一定的破坏，但终究还没有形成导电通道。直接击穿和间接击穿的危害都是相当大的:直接击穿会令到10kV线路短路跳闸或单相接地;间接击穿会令到瓷瓶受到一定的伤害，但不是立即令到瓷瓶完全击穿、使线路跳闸，而是留下事故隐患，尽量降低设备绝缘电阻，容易引发热闪络或水闪络等事故。有关部门有必要提高对这种间接击穿事故的重视。

2线路雷击跳闸分析

（1）直击（雷直击铁塔顶部、雷直击避雷线中央）和反击（过高的接地电阻，造成塔顶电位大幅度上升）现象大体相同，其耐雷水平在规程中也是做统一规定，而绕击现象与直击和反击不同，它也是引起高压送电线路跳闸的主要原因，也是我们今后防雷工作的重点。

雷电直击、反击跳闸一般雷电流较大，雷电反击一般有下列特征：①多相故障一般是由直击引起；②水平排列的中相或上三角排列的上相故障一般是由雷电反击引起；③档中导地线之间雷击放电(极为罕见的小概率事件)的，一般是雷电直击、反击引起；④一次跳闸造成连续多级铁塔闪络的，有可能是雷电直击、反击引起。

（2）雷电绕击导线引起绝缘闪络对应的雷电流幅值较小。理论分析和国内外实践经验表明超高压线路尤其是山区线路存在明显的绕击现象。雷电绕击故障一般有下列特征：①雷电绕击一般只引起单相故障；②导线上非线夹部位有烧融痕迹(有斑点或结瘤现象或导线雷击断股)的，一般是雷电绕击引起；③水平排列的中相或上三角排列的上相导线一般不可能雷电绕击跳闸；④水平或上三角排列的边相或鼓形排列的中相有可能雷电绕击；⑤雷电绕击电流与导线保护角和塔高度有关，当雷电流幅值较大时，绕击的可能性较小。

（3）对于雷电反击故障，降低接地电阻、加强线路绝缘、加装耦合地线、安装线路避雷器比较有效，对于雷电绕击故障，减小避雷线保护角、安装线路避雷器、加装耦合地线比较有效。对于双回路或多回线路，差绝缘配置有一定效果。

3.配电线路防雷措施研究

（1）线路防雷水平和电杆高度的关系

图1为闪络电流与电杆高度的关系。由图1可见，在同样的击距下，15m杆比10m杆的闪络电流要大，10m杆又比8m杆的闪络电流大。因此，要提高10KV配电线路的防雷水平，在满足配电网安全运行的前提下，应尽可能选择高度较低的电杆。

图1闪络电流与电杆高度关系图

（2）线路防雷水平与绝缘水平的关系

当感应雷过电压时，绝缘子将发生闪络，引起线路闪络的雷电流应满足。当线路采用，p―15针式绝缘子和FXBW6―10/70复合悬式棒形绝缘子时，线路的防雷水平如图2所示。由图2可见，当线路采用复合绝缘子时，耐雷水平比采用针式绝缘子将有较大提高。

图2闪络电流与绝缘水平关系图

（3）采用线路避雷器

在配电线路上安装避雷器来防护雷电过电压是世界各国广为采用的一种方法。线路安装避雷器后，当雷击杆塔时，雷电流产生分流，一部分雷电流通过杆塔流入大地，当雷电流超过一定值后，避雷器加入分流，大部分雷电流通过避雷器流入导线，传播到相邻杆塔。若线路遭受感应雷过电压，雷电流沿线路向导线两侧传播，当雷电流超过一定值后，线路避雷器加入分流，大部分雷电流通过避雷器流入大地。线路避雷器与绝缘子并联，具有良好的钳位作用，避雷器的残压低于绝缘子串50%放电电压，即使雷击电流增大，避雷器的残压仅稍有增加，绝缘子仍不致发生闪络。这也是线路避雷器防雷的重要特点。雷电流过后，流过避雷器的工频续流仅为微安级，流过避雷器的工频续流在第一次过零时熄灭，线路断路器不会跳闸，系统恢复到正常状态。

（4）杆塔防雷接地改造

针对该线路情况，除了到现场认真地做调研外，还对线路杆塔的接地电阻和周围的土壤电阻率进行了测量，测量发现：当地土壤电阻率基本为500Ω.m，有的地方甚至高达1500Ω.m；部分杆塔的接地电阻不合格，有的高达上百欧姆。因此，对于接地电阻不合格的杆塔，要对其坚决实行接地改造，使其接地电阻值达标。

（5）安装自动跟踪补偿消弧装置

电容电流大于10A的电网安装自动跟踪补偿消弧装置，可有效降低10KV配电线路的建弧率，提高供电可靠性。雷电过电压虽然幅值很高，但作用时间很短，绝缘子的热破坏多由雷电流过后的工频续流即电网的电容电流引起。而某些型号的自动跟踪补偿消弧装置能把补偿后的残流控制在5A以下，为雷电流过后的可靠熄弧创造条件。

4.结束语

配电线路是中低压配电网的重要组成部分，其分布广，绝缘水平低，连接着变电站与广大用户，在雷雨季节，经常因雷害事故导致配电设备和用户设备的损坏，造成大面积停电。笔者针对这一情况，提出了在不影响电网安全运行的前提下，应尽量控制电杆高度，采用复合绝缘子、线路避雷器、对杆塔实行接地改造和安装自动跟踪补偿消弧装置等措施，对我国目前中小城市配电网防雷具有一定的实际意义。

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