10kV配电线路防雷技术研究

陈月峰1，陈腾飞2

（1.舞阳供电公司，河南，舞阳，462400；2.华北电力大学，河北，保定，071000）

摘要：河南省舞阳县供电公司自2010年以来，根据区域自然环境并结合自身特点，采取相关防雷工作。文中介绍了舞阳县10kV配电线路的防雷工作现状，对配电网的防护现状进行认真的分析和研究，出配电网在防雷措施和防雷设备上存在的缺陷和不足，然后对输电线路防雷方案做出选择。

关键字：配电线路；防雷；措施；

10 kV power distribution lines lightning protection technology research

Abstract：Wuyang county of henan province power supply company since 2010, according to the regional natural environment and combined with their own characteristics, adopting the related lightning protection work. This paper introduces the 10 kV power distrib

ution lines wuyang county of lightning protection work situation, the current situation of electric distribution network protection seriously analysis and research, and find out the distribution network in the lightning protection and lightning protection equipment defects and the insufficiency, then for transmission lines lightning protection scheme to make a choice.

Key words: power distribution lines; lightning protection; measures

0.引言

随着地区经济的发展，人们对电能的依赖越来越强，对供电可靠性的要求越来越高。架空输电线路雷击跳闸一直是困扰输电线路安全可靠运行的一个难题，也是影响输电线路可靠性的重要方面。由于配电网络结构复杂、且电网的绝缘水平较低，不但直击雷能造成雷害事故，且感应雷也能造成较大的危害[1]。另外，配电网络一般没有避雷线保护，线路绝缘水平较低，再加上复杂的网状结构，雷电很容易对其造成较大的危害。

1.雷电对10kV配电线路的危害

输电线路纵横延伸，地处旷野，易受雷击，雷击线路造成的跳闸事故在电网总事故中占有很大百分比。同时雷击线路时沿线路入侵变压器的雷电波是威胁变压器安全运行的主要因素。由于结构差异，10kV配电线路的耐雷水平远远低于110kV及以上电压等级的输电线路，一旦发生雷击事件，很容易受到冲击[2]。

以舞阳电网为例，舞阳配电网采用中性点不接地的运行方式。根据近几年的运行资料表明，雷雨天气时，10kV线路跳闸率接近80%，严重影响了电力系统的供电可靠性，影响了人们的生产和生活。

2.舞阳配电线路雷害故障情况

根据现场所搜集的资料，在此列出了部分雷击线路典型情况的统计表，以及舞阳配电网总跳闸记录表，如表1、2所示。

表1舞阳配电网2007年~2010年总跳闸记录统计

月年	1	2	3	4	5	6	硼砂溶液7	8	9	10	11	12	合计
2007	9	9	18	44	34詹金斯	65	48	52	19	8	28	15	349
2008	8	10	23	35	37	58	55	51	16	12	21	14	340
2009	12	15	18	41	41	59	53	47	13	10	19	17	345
2010	20	伤怀之美阅读答案12	20	43	33	41	74	44	15	9	26	13	350

表2舞阳配电网2007威廉姆斯年~2010年雷击跳闸记录统计

真空测量

月年	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	合计
2007	0	0	1	硬泡聚氨酯 3	7	14	19	15	3	2	1	0	65
2008	0	0	2	1	6	12	26	21	5	3	0	0	76
2009	0	0	0	1	4	12	23	19	5	2	1	0	67
2010	0	0	0	2	4	15	19	11	4	2	0	0	57

从上面的数据分析可以看出：每年的6~8月份是舞阳地区跳闸的高发时间；同时2007~2010年中总雷击跳闸次数占到三年总跳闸次数的20.1%，雷击跳闸率较高，雷害事故明显，因雷击导致绝缘子闪络、瓷瓶炸裂的事故也时有发生。

3.舞阳配电线路防雷问题分析

为了进行舞阳配电网线路防雷研究，我们以舞阳10kV九九线为研究对象，对该线路进行了现场调研，并结合舞阳地区近三年雷害事故中配电设备的损坏情况的统计数据，10kV配网曾多次发生配电变压器遭受雷击损坏事故，这说明舞阳配网在配电变压器、开关的防雷保护措施方面存在较大的问题。通过现场调研和理论分析，得出舞阳县配电网防雷问题集中在以下几方面：

3.1接地电阻偏高

对于装设在配电变压器侧的避雷器的接地电阻来说，避雷器的接地线和变压器低压侧的中性点以及变压器的金属外壳三点应连接在一起接地，当配电变压器的容量小于100kVA，接地电阻应小于10Ω；当配电变压器的容量大于100kVA，接地电阻应小于4Ω[3]。10kV九九

线上测得的16台配变中，有4台接地电阻不合格，然而，根据当地土壤电阻率测量数据，发现大部分地区土壤电阻率较低，按照舞阳电力部门原来的接地装置设计方法，完全能够使接地电阻达到要求。考虑到舞阳地区配电变压器、开关的接地装置均未采取防腐措施，接地体在地下经过长期的锈蚀，在接地体表面产生了一层铁锈，影响了接地体与土壤的有效接触，是接触电阻增大，这也是舞阳配网中配电设备接地电阻严重超标的主要原因。

3.2配变防雷保护措施不足

舞阳绝大部分配电变压器低压侧没有任何防雷保护措施，在雷电活动频繁的时间段，很有可能引起雷电过电压造成的配电变压器损坏事故。根据现场调研发现舞阳配电网线路只在配电变压器的高压侧装设氧化锌避雷器进行保护，低压侧未装设避雷器保护，雷电波沿着低压线路侵入配电变压器的低压绕组时，它将通过电磁感应在高压绕组上产生很高的过电压，使中性点对地电位和层间梯度电压大大提高，通常称它为正变换过电压。

安装在高压侧避雷器与低压侧中性线变压器金属外壳连接在一起，同用一个接地体接地。雷电波沿高压线路进到配变的首端时，避雷器动作，雷电波一方面直接作用在高压绕组上，另一方而经过避雷器和低压绕组的中性点，进入到低压绕组和低压线路上。由于低压

设备的绝缘水平比较低，在这种雷电波的作用下，低压设备往往发生对地击穿，使得电压波大部分加在低压绕组上，通过电磁感应，在高压绕组上产生很高的过电压[4]。通常称它为反变换过电压。

用正反变换过电压理论分析，产生正反变换过电压是由于低压绕组过电压引起。因此，只要设法限制低压绕组过电压的幅值，正反变换过电压就可得到限制。低压侧装设避雷器就是用来限制低压绕组过电压的幅值，有了低压避雷器，正反变换过电压也就得到有效的抑制，从而也就可以保护高压绕组。

3.3接地引下线问题突出

接地引下线作为设备与接地体之间的连接体，对配电设备的接地起到了重要的作用。但是在对舞阳地区的调研中发现，在接地引下线方面存在着着以下两方面的问题：第一、接地引下线规格不统一，在调研过程中发现多种样式的接地引下线，有圆钢、扁铁、钢绞线等。很多设备的接地引下线连接不规范，存在松散、冗长等缺陷。第二、接地引下线锈蚀、断裂现象严重，且缺少相应的维护。舞阳地区除少数新增设备接地引下线符合标准外，大部分接地引下线受到了严重的腐蚀无法与接地体起到有效连接的作用。

4.舞阳配电线路防雷保护措施研究

为减少雷击次数提高防雷水平，针对以上舞阳配电线路防雷方面存在的问题，本文提出了若干有效的改善措施。

4.1提高线路绝缘水平

由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅值一般不超过100kA。实测表明，感应过电压一般不超过500kV，对35kV及以下水泥杆线路会引起一定的闪络事故[5]。因此可以通过更换冲击放电电压较高的绝缘子，以提高配电线路的绝缘水平，进而进一步提高配电线路的耐雷水平。

4.2在配变低压侧加装氧化锌避雷器

从舞阳地区配电变压器的调研情况来看，配电变压器的防雷保护主要集中在高压侧安装避雷器。限制低压绕组两端的过电压值，不仅能保护低压绕组，而且无论发生正变换或反变换过程，都能保护高压绕组。氧化锌避雷器具有很理想的非线性伏安特性，在非线性区，随电流的增加电压增长不快。显然，在低压侧装设氧化锌避雷器是十分必要的。

4.3降低配电设备的接地电阻

舞阳配电网配电变压器和配变高压侧避雷器接地电阻存在超标问题，因此需要降低配电变压器和配变高压侧避雷器接地电阻，使其符合规程要求，使避雷器的作用得到可靠的发挥。

4.4 架设耦合地线

河南雷电定位系统数据表明，舞阳属于多雷区。由于10kV 中心点绝缘系统的线路常采用金属或混泥土电杆，因此这些线路的绝缘强度很低。由于击中架空地线的雷电，会引起从地线到导线的反击，故在绝缘水平较低线路上采用避雷线是不合适的，应在在进出线两端各安装一小段。对这些线路来说，最有效的提高耐雷水平的措施，是装设避雷针、避雷器和保护间隔，雷区活动频繁的线路，应使用耦合架空地线。

4.5 在线路和电气设备上加装间隙

间隙的击穿电压要比线路和变压器等电气设备的击穿电压低，在正常运行的情况下间隙处于绝缘状态，当发生雷电过电压的情况下，间隙被击穿接地，线路或者电气设备的电压

被拉低，这样就能起到保护线路以及设备绝缘的作用。

5.结语

文章就舞阳地区配电网防雷方面的问题进行了研究，提出了针对性的解决方案。在对舞阳地区配电网事故的发生进行了规律性的统计后发现影响配电网的雷电过电压主要是感应雷过电压。虽然直击雷幅值较高，破坏性大，当线路遭受直击雷时跳闸率为100%，但是在配电网中直击雷造成的事故所占比例并不高，而由感应雷造成的事故占90%以上，因此，配电网防雷的重点应放在感应雷过电压上。线路各种防雷措施都有其针对性，在选择线路的防雷方式时必须先出线路遭雷击跳闸的原因，然后采取相应的防雷措施，只有这样才能在防雷保护上取得真正的实效。防雷工作是一项长期艰巨的任务，要综合考虑防雷工作。

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