陳曙輝

摘 要：致使配網(wǎng)線路出現(xiàn)故障的原因有很多，其中主要的原因之一就是雷擊。并且由于配網(wǎng)設(shè)備絕緣水平較低和分布點(diǎn)較為廣泛，雷擊造成的影響越來越大。配網(wǎng)設(shè)備的防雷效果受其防雷措施、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及自動(dòng)化水平等影響。文章就配網(wǎng)設(shè)備的雷擊故障情況進(jìn)行簡要分析，通過研究配網(wǎng)設(shè)備雷擊故障的原因，提出相應(yīng)的防雷措施，希望能夠提升配網(wǎng)系統(tǒng)的防雷水平。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)設(shè)備、雷擊故障、防雷措施

中圖分類號(hào)：TM863 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）27-0111-02

1 概 述

雷擊是引發(fā)配網(wǎng)線路設(shè)備故障的主要原因之一，而且和110 kV及以上的系統(tǒng)相比較，10 kV和35 kV設(shè)備的絕緣水平比較低，因此其大都是采取單避雷線和無避雷線的方法。而從地理分布角度上來看，配網(wǎng)設(shè)備有著點(diǎn)多面廣等特點(diǎn)，發(fā)生雷擊跳閘和雷擊故障的幾率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一些高壓系統(tǒng)。

一旦配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)雷擊跳閘和一系列雷擊故障，就會(huì)引起停電，無法保障用戶的用電需求，甚至在一定程度上還會(huì)造成生命危險(xiǎn)。因此必須重視提升配網(wǎng)設(shè)備的防雷水平，采取有效的防雷措施，才能確保配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全、可靠，保障用戶用電需求。

2 配網(wǎng)設(shè)備雷擊故障特征分析

2.1 絕緣子雷擊故障特征分析

首先，是因?yàn)槿狈τ行Х览状胧┒斐傻慕^緣子雷擊閃絡(luò)故障。在絕緣子質(zhì)量合格的情況下，當(dāng)雷擊過電壓幅值超過絕緣子負(fù)荷電壓50%時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)絕緣子閃絡(luò)故障。就以直擊雷而言，如果10 kV架空線路沒有避雷線，那么雷電流只需要達(dá)到3.56 kA，就會(huì)引起絕緣子閃絡(luò)故障。而結(jié)合雷電流的幅值概率計(jì)算公式能夠知道，雷電流超過3.56 kA的概率達(dá)到90%多至高；而且，直擊雷所造成的配網(wǎng)雷擊故障在所有雷擊故障中僅僅只占據(jù)25%。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，造成配網(wǎng)線路出現(xiàn)雷擊故障的主要原因在于感應(yīng)雷。因此，在缺少有效防雷措施的情況下，雷擊電流會(huì)有很大可能造成絕緣子表面閃絡(luò)。不過如果絕緣子性能無故障，這種閃絡(luò)現(xiàn)象不會(huì)造成永久性故障[1]。

其次，是絕緣子雷擊擊穿和炸裂故障。相對(duì)于絕緣子表面閃絡(luò)電壓而言，絕緣子擊穿電壓要更加高。因此，絕緣子性能良好時(shí)，雷電過電壓只會(huì)造成表面閃絡(luò)，不會(huì)造成內(nèi)部擊穿故障。但如果絕緣子過于老化，就會(huì)降低其內(nèi)部絕緣性能，造成零值和低值絕緣子的出現(xiàn)。而雷電過電壓如果作用在這種絕緣子上時(shí)，就會(huì)完全擊穿，且絕緣子會(huì)因?yàn)槔纂娏髦饾u變熱，最終直接炸開。

除了一系列老化和質(zhì)量問題以外，絕緣子受到雷擊閃絡(luò)，也會(huì)發(fā)生或重或輕的損失，如出現(xiàn)裂紋等。

2.2 配電避雷器雷擊故障特征

首先，線路避雷器的主要功能是為了防止避雷器遭受直擊雷電壓影響，而直擊雷會(huì)形成一種大電流，相對(duì)于放電流波形而言，其波頭和波尾時(shí)間比標(biāo)要短二分之一左右，電流幅值要高五到十倍以上。缺乏充足的大電流耐受能力，就會(huì)促使避雷器在遭受大電流直擊雷時(shí)，出現(xiàn)諸多故障，如鼓包、電阻片沿面閃絡(luò)等。據(jù)相關(guān)研究顯示，配電線路中四分之一的雷擊故障來源于直擊雷過電壓。因此，大電流耐受能力是判斷配電避雷器性能的有效指標(biāo)。

其次，避雷器自身質(zhì)量問題。一些避雷器由于自身質(zhì)量不合格，或者是在運(yùn)輸過程中遭到損壞，會(huì)致使其密封不嚴(yán)，從而也就會(huì)讓電阻片和絕緣筒無法緊密銜接，出現(xiàn)氣隙，形成了空腔?？涨坏暮粑δ芸梢鸪睔?，逐漸在閥片側(cè)面聚集。這樣就會(huì)降低避雷器的絕緣強(qiáng)度，致使其在一定電壓下逐漸沿著閥片側(cè)面閃絡(luò)，最終造成電弧通道形成。

3 配網(wǎng)設(shè)備有效防雷措施分析

3.1 疏導(dǎo)型防雷措施

所謂疏導(dǎo)型防雷措施主要是指在架空線路存在一定雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，有效疏導(dǎo)雷擊閃絡(luò)后所形成的工頻續(xù)流電弧，促使電弧能夠得到穩(wěn)定，有效避免絕緣子和導(dǎo)線遭受電弧灼燒[2]。

首先，可以對(duì)防雷金具使用這種措施。穿刺型防弧金具主要由兩個(gè)部分組成，分別是高壓穿刺電極和低壓穿刺電極，在穿刺齒穿透導(dǎo)線絕緣層上設(shè)置高壓穿刺電極，能夠?qū)佑|芯線擠壓，從而讓高電位逐漸出現(xiàn)，并通過和低壓電極結(jié)合，逐漸讓雷電沖擊放電間隙和工頻電弧燃弧間隙形成，促使弧根能夠在高壓穿刺電極導(dǎo)弧棒上得以固定，并實(shí)現(xiàn)燃燒，促使其不能夠燒損雷電沖擊放電間隙，最終讓雷電沖擊放電電壓的穩(wěn)定性得到有效保障。

其次，對(duì)防雷絕緣子的使用。高壓電極、低壓電極以及支柱絕緣子是組成剝線型放電箝位絕緣子的主要構(gòu)成部分[3]。高壓電極和支柱絕緣子鋼腳能夠?qū)纂姏_擊放電路徑做到有效定位，當(dāng)然低壓電極構(gòu)成的放電間隙同樣也有著這種作用。雷電過電壓下發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象時(shí)，與其相應(yīng)的工頻續(xù)流電弧會(huì)產(chǎn)生電磁力，逐漸沿著支柱絕緣子負(fù)荷側(cè)空間方向發(fā)展，弧根會(huì)在高壓電極和低壓電極上被箝住。

從多相對(duì)地閃絡(luò)的角度上而言，相應(yīng)電弧弧腹會(huì)交匯于空間中，并產(chǎn)生相間電弧，弧根在高壓電極上進(jìn)行固定燃燒。這樣也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定電弧的效果。

3.2 配電避雷針的選擇

首先，合理選擇避雷器額定電壓。針對(duì)低壓配電系統(tǒng)，為確保能夠?yàn)榭蛻舫掷m(xù)供電，電力管理部門應(yīng)該明確規(guī)定線路在出現(xiàn)單相接地現(xiàn)象時(shí)，可以允許繼續(xù)供電兩個(gè)小時(shí)[4]。這樣相對(duì)地電壓就會(huì)逐漸成為線電壓。在35 kV系統(tǒng)內(nèi)，不能夠在系統(tǒng)最高電壓以上；而在10 kV系統(tǒng)內(nèi)，通常不會(huì)高于1.1系統(tǒng)最高電壓。同時(shí)，從目前的相關(guān)規(guī)范制度上來看，其規(guī)定低壓系統(tǒng)的避雷器額定電壓要高于暫時(shí)過電壓，一般需超過四分之一。因此，在35 kV系統(tǒng)內(nèi)，應(yīng)該結(jié)合1.25的系統(tǒng)最高電壓來選擇氧化鋅避雷器；在10 kV系統(tǒng)內(nèi)則應(yīng)該結(jié)合1.38系統(tǒng)最高電壓來選擇額定電壓。

其次，避雷器雷電保護(hù)水平。在一定的標(biāo)稱放電電流中，避雷器的雷電保護(hù)水平高低主要依賴于陡波沖擊電流下或雷電沖擊電流下的最大殘壓。設(shè)備額定雷電沖擊耐受電壓相地和避雷器雷電保護(hù)水平，二者之間的配合系數(shù)在避雷器和其所保護(hù)的設(shè)備緊靠在一起時(shí)，相對(duì)于不緊靠的情況，系數(shù)大小也都存在一定差異。通過研究顯示，當(dāng)10 kV系統(tǒng)殘壓為35 kV時(shí)，則能夠達(dá)到電氣設(shè)備的保護(hù)要求[5]。

此外，在實(shí)際過程中，因?yàn)?5 kV干式變壓器的額定雷電沖擊耐受電壓相地值為170 kV，這時(shí)35 kV氧化鋅避雷器殘壓就會(huì)過高，因此，其殘壓只有在127 kV時(shí)，才能得到保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 制定配網(wǎng)線路防雷治理試點(diǎn)方案

需要嚴(yán)格按照所編制的配電網(wǎng)架空線路防雷技術(shù)導(dǎo)則來進(jìn)行，選擇其中設(shè)備損壞或者是雷擊跳閘的線路，由此展開線路防雷試點(diǎn)方案的實(shí)施操作。

①需要對(duì)比多種類型的間隙避雷器效果，專門選擇那些由于雷擊導(dǎo)致的絕緣子炸裂、避雷器擊穿以及配變燒壞等設(shè)備損壞問題嚴(yán)重的長距離線路。并且需要深入考察添加其帶間隙避雷器，并且需要更換相應(yīng)絕緣子來提升其絕緣的水平，從而由此實(shí)現(xiàn)其防雷的效果。

②需要明確避雷器本身的選型及相應(yīng)的布點(diǎn)原則，由此深入研究避雷器所具備的保護(hù)范圍。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)從中選擇出真正有效的防雷措施同桿架設(shè)線路，并以此分別逐年的加裝相應(yīng)的避雷器，要求不同線路所加裝的避雷器型號(hào)均應(yīng)不同。此外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)處于同一線路、不同安裝覆蓋率下的雷擊跳閘次數(shù)和有效防雷的效果，據(jù)此來明確避雷器型號(hào)的選擇及實(shí)際布點(diǎn)原則。

③防雷差異化分析，需要深入研究處于不同地形地貌及線路等級(jí)差異條件下的防雷原則和措施。這不但需要結(jié)合每年雷擊跳閘次數(shù)及雷電參數(shù)來進(jìn)行分析，同時(shí)還要區(qū)分出雷害的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，據(jù)此加深對(duì)不同地域的防雷布設(shè)中的。

④需要充分考慮到不同線路內(nèi)不同區(qū)段雷擊所產(chǎn)生的差異性，并需要據(jù)此來深入研究線路防雷的重點(diǎn)區(qū)段、防雷選擇原則以及經(jīng)濟(jì)性分析等

4 結(jié) 語

總而言之，隨著我國科技水平的不斷進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钚枨蠖紝?duì)配電網(wǎng)安全穩(wěn)定性提出了更高的要求。

因此，只有對(duì)配網(wǎng)設(shè)備采取有效的防雷措施，制定出有用的防雷方案，選取合適的防雷設(shè)備，并對(duì)相關(guān)防雷措施進(jìn)行不斷創(chuàng)新和完善，從而才能讓確保其得到正常運(yùn)行，使其運(yùn)行過程中的安全性、可靠性以及高效性得到保障，進(jìn)而在最大程度上推動(dòng)我國社會(huì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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