徐國慶　郭艷萍　陳自強

摘 要：10kV配電線路作為距離用戶較近電力設(shè)備，由于其分布廣、設(shè)備多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絕緣程度較低，極易遭受大氣過電壓而出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故。如何提高其大氣過電壓防護性能一直備受相關(guān)部門重視。筆者結(jié)合大氣過電壓的形成過程及配電線路遭受大氣過電壓的種類與特點，闡釋了10kV配電線路防范大氣過電壓的重要性，并提出了10kV配電線路的大氣過電壓防護措施。

關(guān)鍵詞：大氣過電壓；10kV配電線路；雷擊；避雷器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.151

1 10kV配電線路中大氣過電壓防護的必要性

我國10kV配電線路一般不會全線架設(shè)架空地線，且絕緣程度低，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這使得雷電極易通過桿塔的反擊以及雷擊配電線路，而產(chǎn)生大氣過電壓。對系統(tǒng)所造成的傷害是非常強的，不僅嚴重危害絕緣設(shè)備，而且會影響到整個配電網(wǎng)的安全運行。據(jù)不完全統(tǒng)計，雷電活動較弱地區(qū)，全年發(fā)生的10kV配電線路跳閘事故有近30%比例源自線路遭受到雷擊引起的大氣過電壓，而雷電活動較頻繁地區(qū)，這一比例達到了80%?？梢?，對10kV配電線路進行合理且有效的大氣過電壓防護，其重要意義是可想而知的。

2 10kV配電線路中大氣過電壓的情況分析

從近十年10kV配電線路上一直采用的防雷措施進行的研究來看，大氣過電壓一般被劃分三種情況，直擊雷過電壓、感應(yīng)雷過電壓和雷電波侵入過電壓。

（1）直擊雷過電壓。雷電流直接擊中10kV電氣設(shè)備、配電線路形成直擊雷過電壓。由于配電網(wǎng)耐壓性能差，而直擊雷過電壓的幅值較高（電壓可高達數(shù)百千伏，電流高達數(shù)十千安），所以這種過電壓的破壞性極大，造成的損壞也較大。10kV線路遭受直擊雷過電壓的雷擊跳閘率幾乎為100%。因此，配電線路遭受直擊雷時根本無法防護。

（2）感應(yīng)雷過電壓。感應(yīng)雷過電壓是指雷擊點在10kV配電線路附近時，強大的雷電流產(chǎn)生強大電磁場，與導(dǎo)線耦合，使臨近的配電線路感應(yīng)產(chǎn)生瞬時過電壓。感應(yīng)雷電壓幅值與雷云對地放電時的電流大小、雷擊點與線路間相對位置、雷擊點周圍環(huán)境（如土壤電阻率）、遭受感應(yīng)雷擊的線路的長度、線路埋設(shè)位置、設(shè)備接地裝置的電阻等諸多因素有關(guān)系[1]。

（3）雷電波侵入過電壓。配電線路相鄰的高壓側(cè)的雷電過電壓是雷電波侵入過電壓的原因，相鄰高壓線路遭受雷擊后，由于避雷器動作使大地電位上升，從柱上變壓器的高壓側(cè)過渡到10kV側(cè)的雷電過電壓形成配電線路的雷電波侵入過電壓。

3 大氣過電壓防護分析

在10kV配電線路上常見的三種大氣過電壓中，配電線路中發(fā)生直擊雷事故所占比例并不高，研究表明，10kV配電線路由雷擊引起的線路閃絡(luò)或故障的主要因素不是直擊雷過電壓而是感應(yīng)過電壓。10kV配電線路遭受直接雷過電壓的概率很小，約占雷害事故的15%。雷電波侵入過電壓危害程度相對較低，在各類大氣過電壓中不到5%。感應(yīng)雷過電壓危害程度最大，導(dǎo)致的故障比例超過80%。因此，對架空配電線路大氣過電壓的防護研究主要針對感應(yīng)雷過電壓。

4 10kV配電線路大氣過電壓防護措施

針對整個10kV配電網(wǎng)絡(luò)進行大氣過電壓防護處理時，首先應(yīng)考慮10kV配電線路路徑盡量避開雷暴頻繁區(qū)。與此同時，10kV配電線路不可避免敷設(shè)在雷暴帶時，應(yīng)當(dāng)通過敷設(shè)電纜和架空地線的方式盡可能避開雷暴，并確保線路絕緣性能最優(yōu)，最大限度提高10kV配電線路的整體耐雷水平。

（1）合理選擇配電網(wǎng)供電路徑。較長距離的10kV配電線路進行防雷設(shè)計的過程當(dāng)中，首先要予以關(guān)注的是盡可能的將線路供電路徑避開雷暴現(xiàn)象頻發(fā)區(qū)域。對該區(qū)域歷史雷暴日及雷擊點進行統(tǒng)計，從而盡可能減少線路遭受雷擊概率。但是10kV配電線路由于其本身的特點，有時不得不跨越雷暴頻發(fā)區(qū)。此時應(yīng)該綜合考慮該區(qū)域的用戶特點、負荷特性、雷區(qū)分布等各種情況，采取架空與電纜混合或者純電纜的方式進行配電線路敷設(shè)，以減少大氣過電壓對電力設(shè)備的影響，必要時，架空線路增加架空地線防護。

（2）增設(shè)架空地線。為了避免出現(xiàn)雷電直擊配電線路或在出現(xiàn)直擊雷、感應(yīng)雷過電壓后減少桿塔的雷電流，應(yīng)在10kV配電線路上方增設(shè)架空地線。在敷設(shè)架空地線時應(yīng)注意在桿塔頂部架設(shè)，把導(dǎo)線遮住，這樣做可增加架空地線與導(dǎo)線之間的耦合作用以降低絕緣子上的電壓。此外，架空地線還可增加對雷電流的分流作用，將雷電流導(dǎo)入大地，從而大大減少大氣過電壓對線路絕緣的損耗，以延長配電線路使用年限。在架設(shè)架空地線時還應(yīng)注意架空地線保護角的選擇，控制好導(dǎo)線的角度。在雷電災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)，要減小架空地線的保護角。另外，在架設(shè)架空地線時，導(dǎo)線的材質(zhì)、形狀等也是需要考慮的重要因素[2]。

（3）提高10kV配電線路絕緣水平。配電線路中的絕緣子是決定配電線路絕緣水平的主要設(shè)備。絕緣子閃絡(luò)與絕緣子U50%放電電壓水平密切相關(guān)。試驗表明，將10kV架空配電線路，由較低等級的絕緣子P10更換為較高絕緣等級的絕緣子X45后，U50%放電電壓提高近70%。因此，更換老式絕緣子與運行多年的劣質(zhì)絕緣子，增加線路的絕緣水平，可有效提升10kV配電線路的耐雷水平。

（4）采用并聯(lián)間隙絕緣子與避雷器配合。避雷器對于10kV配電線路中的大氣過電壓的防護具有很好的效果，如果在10kV配電線路上全線安裝避雷器，效果很好，但是就經(jīng)濟技術(shù)比不合適且運行維護成本高。并聯(lián)間隙絕緣子雖然防雷效果不如避雷器，但是具有安裝簡單、運行維護方便、價錢便宜等特點。因此，采用并聯(lián)間隙絕緣子與避雷器配合的方式，非常適合這種供電距離長，地形復(fù)雜，結(jié)構(gòu)冗繁的10kV配電線路。

5 結(jié)束語

10kV配電線路是電力系統(tǒng)與用戶直接相連的重要環(huán)節(jié)，它的安全運行水平直接影響供電企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。然而，由于配電線路點多線長面廣，運行環(huán)境較為復(fù)雜，對于抵抗大氣過電壓具有天然的弱勢。因此，10kV配電線路的過電壓防護措施的實行刻不容緩。要保證防護措施覆蓋面形成規(guī)模，防護點足夠精確，那就必須從配電線路徑規(guī)劃、運行維護、經(jīng)濟技術(shù)等眾多方面入手，多措并舉配合得當(dāng)才能使10kV配電線路的大氣過電壓防護真正見到成效。

參考文獻：

[1]張博.探討10kV 配網(wǎng)線路防雷技術(shù)措施[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012

（23）：34-35.

[2]楊曉東.雷擊種類及其綜合防護技術(shù)淺析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，

2006，22（03）：48-50.

作者簡介：徐國慶（1985-），男，河北秦皇島人，碩士研究生，工程師，研究方向：配網(wǎng)調(diào)度及其自動化。