10KV输电线路雷击的防雷措施及其效果
摘要：为提高配电线路的运行可靠性，针对部分片区配电线路架导线雷击断线故障突出的问题，文章有针对性地从架空导线雷击跳闸现场情况、机理、防治技术措施等多方位进行全面科学的诊断分析，实施相应的防雷治理措施，并取得了良好的配电线路防雷技术经济成果。
关键词：架空配电线路；雷害分析；防雷措施
本文就南海桂城平洲片区平胜站出线的防雷方面进行了研究，10kV配网输电线路故障中以雷击跳闸占大部分，线路故障基本上是雷击跳闸引起。近年来，由于环境条件的不断劣化，输电线路雷击跳闸故障日益增多，严重影响了线路的安全运行。据运行记录，雷击跳闸约占配网架空输电线路故障的60％以上，而且大部分雷害集中在位于重雷区的珠三角地区架空线路，主要是因为珠三角雷击活动频繁，线路耐雷水平低，防雷效果差。在对10kV大进线进行仿真研究之后发现雷击主要针对对10kV架空输电线路，特别是城乡结合部的10kV架空输电线路采取有效的防雷措施，防止雷击跳闸可大大降低配网输电线路故障。
1．提高线路绝缘水平降低雷击闪络概率
提高配电线路绝缘水平，对配电网来讲，直击雷过电压是没法防的，一旦发生直击雷，绝缘子必定击穿并引起跳闸事故，但直击雷发生的概率并不高，而最为频繁的是感应雷过电压，而感应雷过电压的幅值一般并不太高，但由于配电线路的绝缘水平低，其雷电冲击闪络电压也低。而配电线路绝缘往往在感应雷过电压下闪络。故提高配电线路的绝缘水平能有效地提高配电线路的耐雷水平，降低配电网的雷害事故。
配电线路中绝缘子是决定配电线路绝缘水平的主要设备，南海桂城片区2009年在供电所抢修班一年记录中，因绝缘子造成故障发生了19次，其中绝缘子闪络10次，绝缘子闪络与绝缘子U50%放电电压水平是密切相关的，因此，增加线路的绝缘水平对减少绝缘子闪络是很有作用的。
从绝缘子的雷电冲击试验结果可以知道，就10kV配网而言，把绝缘子从瓷式绝缘子换成钢化玻璃绝缘子（图1），把瓷横担换成加强型瓷横担，可以较大幅度提高线路的雷电冲击闪络电压。且钢化玻璃绝缘子比瓷质绝缘子具有独特的优点，雷击冲击劣化后自行爆炸，检查线路时，即可轻易发现自爆绝缘子。不用运行部门花费大量的劳力去按周期检测，寻觅绝缘子的零值，既节省大量的交通车辆费用，也节省外勤人员旅差开支，自爆后的绝缘子剩下的残悬挂不掉落地面。这对提高10kV配网的耐雷水平是非常有效的。
2．采用合适的中性点接地方式降低雷击建弧率
在配电线路中采用中性点经消弧线圈接地的中性点接地方式，能自动补偿配网单相接地电流促使接地电弧熄灭，自动跟踪补偿消弧装置能实时在线对配网电容电流进行测量，自动补偿电容电流，能使补偿后的残流控制在一定范围之内，使之小于熄弧零界值，便于接地电弧的熄灭，有效地降低了电弧故障建弧率，使配网线路的供电可靠性大幅度的提高。
消弧线圈在配电线路中投运时处理单项接地故障，规程规定配电网可以带单相接地故障运行2h者是基于自恢复绝缘的一些接地故障可以自行恢复，可以提高配网的供电可靠性。当线路中出现的故障不是自恢复性故障时，例如在电缆线路中出现故障时不宜投运消弧线圈，当消弧线圈投于故障时将会造成电网长时间带故障运行，会使故障延长而发展扩大，将可能引起相间短路。而在架空绝缘导线出现单相接地故障时，虽然绝缘导线的绝缘被击穿，但是绝缘子的绝缘能自动恢复。因此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。
3.有选择性地投运自动重合闸
在配电线路中投运自动重合闸装置，能有效减小配电线路中因雷击造成的破坏范围，配网输电线路除了要安装防雷保护装置外，还要安装自动重合闸装置，因为配网输电线路的故障百分之八十以上都是瞬时性的，配网输电线路在遭受雷击时，绝缘子发生闪络就会造成跳闸，因此安装自动重合闸装置对降低配网输电线路的雷击事故率具有较好的效果，这样就可以消除瞬时性故障，减少雷击跳闸后停电的现象，确保持续供电。
但是自动重合闸装置在实际电力生产中也有固有的缺陷，在架空线路中可以投运自动重合闸，因为在架空线路中因为雷害事故造成的跳闸，绝大部分是由于瞬时性故障引起，待故障消失后，自动重合闸，则线路重新恢复运行。在配电线路中，线路形式多样，存在架空线路、绝缘架空线路、电缆线路等。电缆线路中一旦发生故障则为永久性故障，而自动重合闸如果是合到永久性故障点，会造成事故扩大，发生使电缆或设备损坏事故。
4.安装避雷器进行保护
线路具有网络结构复杂，绝缘水平低的特点，且没有避雷线和耦合地线对线路进行保护，虽然在配电变压器与柱上开关等配电设备上装设有避雷器进行保护，但是在线路上出现的雷电过电压仍然会造成线路上的绝缘子闪络等故障，因此，可以借鉴输电线路的模式，在配电线路的雷害多发地段杆塔安装线路免维护避雷器。对雷害多发段杆塔，配电线路分支处，T接点处装设避雷器进行保护，能有效地减少配电线路的雷害过电压造成的线路故障。在避雷器选择方面，具备防爆脱离功能和免维护的无间隙金属氧化物避雷器更是首选，通常在10kV配电设备中选用YH5WS-17/50型避雷器（图2），该避雷器具有防水，耐污、防爆和密封性能好等特点，且体积小，重量轻，易安装，目前已得到广泛采用。
在安装避雷器对线路进行保护的同时，应注意避雷器的接地问题，一方面是
要防止避雷器的接地超标问题，另一方面是接地引下线的问题，如果接地不良，则避雷器等防雷设备根本无法发挥其效果。
5.采用保护间隙联合保护
配电线路距离长，经过地形复杂，易于遭受雷击。因雷击引起的感应雷过电压，常会造成绝缘子串闪络烧毁、线路跳闸停电、架空绝缘导线断线等事故，因此目前大气过电压引起的绝缘闪络已经成为线路故障的主要原因。且配电线路在防雷措施方面较输电线路而言要简单，不采用架设避雷线、耦合地线等方法，仅采用加强绝缘、安装线路避雷器等方法，但是他们具有一定的局限性。且由于配电线路绝缘水平低，加强绝缘水平可提高耐雷水平，但受杆塔尺寸的；安装线路避雷器效果好，但投资大，只能用于线路雷电易击段、易击点、易击相。针对这一情况，为10kV配电线路设计简单，维护方便的保护间隙，它可以安装在绝缘子串两端，当雷击线路时它在系统中与自动重合闸配合使用，即可将雷电流及时接地，又可对用户不间断供电，从而起到防止绝缘子闪络烧毁，维持线路正常运行的作用。
保护间隙与线路的绝缘配合应当保证在线路最大操作过电压下不击穿，不降低线路绝缘水平。保护间隙一端安装在绝缘子接地端上，另一端从绝缘子顶部中心往负荷侧40~50cm处安装，采用专门设计的过电压保护器（图3）。从试验分析中得出保护间隙的距离与导线种类和型号无关，仅与绝缘子型号有关。
6.加强配网的运行维护消除绝缘弱点
定期检测零值劣质绝缘子，检测可用目测法和红外测温法，检测出劣质绝缘子并及时更换，也可以参照输电线路定期大、小修的办法对配网输电线路实行轮修、轮换，对配网加强管理，及时消除绝缘弱点，提高配网线路的绝缘水平。实践证明，这对提高配网的耐雷水平作用非常明显。清理线下的树木和违章建筑，防止雷雨天气线路下的树木在风的作用下造成线路的接地短路。要有防止车辆撞线路杆塔的措施，防止外力破坏，特别是要对同杆架设的杆塔的重点保护。
结论
配网输电线路容易遭受雷害事故，引起停电事故，给国民经济和人们生活带来严重的损失，确保配网的安全稳定运行，采取有效的防雷保护措施是相当有必要的。
参考文献
【1】 重庆大学、南京工学院.高电压技术. 北京：电力工业出版社，1981.
【2】 周启龙、刘恒赤. 高电压技术.中国水利水电出版社，2004.
【3】 能源部东北电力设计院.电力工程高压送电线路设计手册.北京：水利
电力出版社，1991.
【4】 陆宠惠等．线路雷电过电压的绝缘配合．送电线路防雷、接地技术文集．全国电力系统送电专业运行工作网。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
