农村高山多雷区配网线路防雷技术研究

摘 要：本文主要针对农村高山地区的配电网，考察农村高山多雷区10kV配电线路已有的防雷措施，分析可能引起配电线路雷害事故的各种因素，找出可能引起线路雷害成因。探讨适合于山区的防雷措施，解决山区及多雷地区配电线路的雷害故障问题。

关键词：高山多雷区配网线路 防雷技术

中图分类号： TU856文献标识码：A

前言

1、农村高山区雷击故障分析

农村高山区是多雷暴地区，雷电强度大，雷暴活动剧烈，年均雷暴达90天以上。极易造成雷击事故，且雷击跳闸率居高不下。有资料显示2010年8月8日至9日，我市某农村高山区发生10kV线路故障10起。2010年的7月份因雷击导致供电中断故障29起。2010年统计时间内在286次线路开关跳闸内就有98次属于雷击跳闸，已经严重影响了工农业的生产及农民的日常生活。在10kV线路和设备故障情况的统计中发现，使变压器受到损坏，避雷器因雷击造成故障34起，其他如断线，损坏瓷瓶等线路和设备故障情况更是达70余起。

因此，如何减少配电线路的雷击事故已成为电力系统安全稳定运行的一项重要内容。配电线路能否安全、稳定、可靠的运行，不但关系到企业用电才畅通，用电人员的安全，而且涉及到电力系统能否正常运行。

2、雷电破坏主要有以下几种形势

较偏远山区的配电网由于没有避雷设施的保护，较易受外界的天气因素影响，非常容易受到直击雷、感应雷的攻击而造成损害。以下是雷电破坏的几种形势：

参数：I（雷电流幅值）取50kA（该值一般小于100kA）

H（导线悬挂的平均高度）10kV 取 7m（杆高10m）

S（雷击点离线路距离）取100m

α（感应过电压系数）等于I/2.6

1）感应雷过电压，当雷击点距离线路S＞65m 时，导线上感应雷过电压幅值U≈25×I×H/S（kV），则感应雷过电压U≈25×50×7/100≈87.5kV。

由于设计规程规定10kV 及以下线路可不架设避雷线，故在线路两旁各100m 范围内，一个中等强度的落雷将引起配电网络87.5kV 的感应雷过电压，如果防雷设施不达标，将产生雷害故障。

2）当雷击点距离线路 S＜65m 时，雷击杆塔，导线上感应雷过电压幅值 U=α×H （kV），U=50/2.6×7=134.6kV＞87.5kV 更容易造成配网事故。

直击雷过电压，雷过电压幅值 U≈100×I（kV）,即U≈100×50≈5000（kV）如果被击中物体无有效防雷接地设施，必将严重损坏。

3、雷害故障的预防措施

根据上述理论和目前网络防雷技术、经验，在不同设备上确定不同的联合防雷方法，尽可能的避免在雷电活动比较强烈的时候出现故障引起跳闸。根据配电线路的雷电情况，电压等级，绝缘方式等因素分析防雷措施，选择一种或数种经济合理的防雷措施。

3.1提高线路绝缘水平

10kV线路，无避雷线、首端有自动重合闸装置，当线路中因雷电而产生感应雷过电压时，容易造成线路绝缘子闪络等事故，采取在易受雷击地段局部增强绝缘方法（更换更高一级绝缘子），提高线路绝缘水平；同时安装线路型避雷器或角型保护间隙，极个别高位置杆塔可用避雷针保护。因线路绝缘能耐受内过电压，其主要目标为防雷过电压，故选用新型的带串联间隙型氧化锌避雷器（HY5CX-11/27），正常运行时，它仅有电压而无电流通过，抗老化性能好，延长了使用寿命，减少了日常定期维护工作。安装时应注意事项：①在易遭雷击的线路杆塔上安装，最好在两侧相临杆塔上同时安装；②垂直排列的线路可只装上下2相；③安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；④避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，可用镀锌钢绞线，其截面不小于25mm2，与接地连接部分其截面不小于50mm2，接地电阻为10Ω。

角型保护间隙经过多年运行考验，取得了良好的效果。具有安装简单、 需用材料少、 廉价、与自动重合闸装置配合能基本满足排除雷击跳闸故障要求。安装要求：

①主间歇电极距离3kV、6kV、10kV 分别为8mm、15mm、25mm，为防止主间歇被外物（鸟类等）短路引起误动作，在下方还串联有辅助间隙，电极距离3kV、6kV、10kV 分别为5mm、10mm、10mm。

②电极应镀锌处理：独立避雷针 接闪器2m以下，用不小于准12 mm 圆钢，接闪器2m 以上，用不小于准16 mm 圆钢，均镀锌处理，独立敷设接地引下线。

3.2预防架空绝缘导线雷击断线措施

在雷雨天气，架空绝缘导线很容易出现短线的情况 这将会极大地影响电力系统的安全，针对雷击架空绝缘线路的断线事故提出三点措施进行预防：

（1）提高线路局部绝缘水平

为了减少线路的造价，可以采用加强架空绝缘导线局部绝缘的方式。即在绝缘导线的固定位置加厚绝缘层，通过这样的方法措施，能够让放电从加强绝缘的边沿位置或击穿绝缘之后再击穿导线通过，通过上述方式可有效提高线路的冲击放电电压。

（2）安装避雷器对线路进行保护

无间隙避雷器因长期承受工频电压，还要间歇地承受雷电过电压及工频续流，避雷器容易老化，所以避雷器故障很多，影响配电线路的供电可靠性。因此，在配电线路中可选用免维护氧化锌避雷器，对配电线路中的易击段进行有选择的安装，安装处除线路中的易击段外还应在相应的配电设备(配电变压器、柱上开关等)进行安装，对配电线路进行全面的保护。

图1 避雷器安装与线路耐雷水平的关系图

（3）防止绝缘导线的绝缘层被击穿

把间隙放电电压调整为稍微大于或者是等于绝缘子冲击放电电压，那么配网线路的雷 电放电会在保护间隙间发生，从而就能够有效地防止绝缘导线的绝缘层被击穿，这样就能比较彻底地解决了绝缘导线被雷击断线问题。

3.3线路间隙与避雷器配合

在配网线路防雷过程中，避雷设备得到了广泛的应用并取得了很好的效果。然而，因为无间隙的避雷器经常处于工频电压的影响之下，且经常承受过电压的压力，因此避雷器很容易老化，进而导致各种事故频发，使供电可靠性降低。基于此，应选择免维护的氧化锌避雷器。即变压器、柱上开关、高压计量箱、柱上电容器、架空电缆等设备；变压器在高、低压两侧均应安装配电型无间隙氧化锌避雷器，其接地引下线应与外壳连接后入地，减少雷电时的反击，接地电阻要求：变压器容量100kVA 以下小于10Ω，100kVA以上小于4Ω。

就目前配网线路的发展来看，大范围的安装避雷器是不切实际的，成本太高且运行问题繁多，而进行线路间间隙的扩大并与避雷器相互结合，可起到防雷效果。

柱上开关断开点两边均应安装配电型无间隙氧化锌避雷器，其接地引下线应与外壳连接后入地，接地电阻要求小于10Ω。根据保护间隙的功用，保护间隙和线路绝缘子串的绝缘配合应该满足以下要求：高压计量箱应安装配电型无间隙氧化锌避雷器，其接地引下线应与外壳连接后入地， 接地电阻要求小于10Ω。柱上电容器应安装电容型无间隙氧化锌避雷器，其接地引下线应与外壳连接后入地，接地电阻要求小于10Ω。架空电缆与线路连接处，电缆总长度小于50m 时，可在任意一端安装配电型无间隙氧化锌避雷器，其接地引下线应与外壳连接后入地，接地电阻要求小于10Ω。大于50m时，必须两端安装。

3.4积极选用新材料

防雷理论与设备随着科学技术的快速发展不断更新，并在生产规模化的推动下，向廉价、可靠方向前进，大大有利于全面防雷设备的投入。如带串联间隙式氧化锌避雷器用于保护线路；接地模块、深井接地、高效降阻剂在岩石等高电阻率地区的使用；安普线夹替代并沟线夹作导线连接器；用支柱式绝缘子或瓷横担逐步替换原 P-15T 针式绝缘子。

3.5加强线路检测

加强配电网的运行维护消除绝缘弱点，加强配电设备的试验和检修，提高设备的健康水平。因配电系统在线检测量大，应组织夜间巡视，停电登杆检查等有效举措，及时发现、消除防雷隐患。配备在线检测仪器，采取周期性与特殊检测相结合的形式展开检测。加强分路开关的保护整定。防止因配电设备故障扩大停电面积，提高配电网的可靠性。

4、结语

配电网线路防雷措施包括以下内容：

1）提高配电线路的绝缘水平降低雷击闪络概率，可采取将裸导体更换为绝缘导线、增加绝缘子片数、在导向与绝缘子之间增加绝缘皮、更换绝缘子型号等方法提高线路绝缘水平。

2）采用合适的中性点接地方式降低雷击建弧率、主要方法是在配电线路中应在不同的线路形式下有选择的投运消弧线圈。消弧线圈在配电线路中投运时处理单相接地故障时主要针对自恢复性的故障。

3）有选择性的投运自动重合闸，该措施主要针对纯空架线路，因为此时发生的故障多为瞬时性故障，自动重合闸能有效处理该线路形式中出现的故障，使得停电时间减少，供电可靠性提高。

4）安装避雷器进行保护，采用无串联间隙型线路避雷器直接与导线连接，利用避雷器电阻的非线性保护绝缘子串，与带串联间隙型相比具有吸收冲击能量可靠，无放电延迟，采用带串联间隙型避雷器与导线通过空气间隙来连接，电阻片的荷电率较高，雷击冲击残压降低，可靠性较高，运行寿命较长。

5）采用保护联合间隙进行保护，可将雷电流及时接地，又可以对用户不间断供电，从而起到防止绝缘子闪络烧毁，维持线路正常运行作用。

6）有针对性架设避雷线，避雷线可防止累直击导线，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，是塔顶电位下降，用导线有耦合作用，可以降低导线上的感应过电压。

7）加强配电网的运行维护消除绝缘弱点，加强配电设备的试验和检修，提高设备的健康水平。加强分录开关的保护整定。防止因配电设备故障扩大停电面积，提高配电网的可靠性。