浅谈10kV架空线路防雷措施

汪超超

摘 要：本文针对10kV架空线路经常发生雷击停电事故原因进行探讨分析，结合实际情况就10kV架空线路防雷提供综合改进措施，使10kV配电网供电更可靠、更稳定。

关键词：架空线路；防雷设备原理；解决措施

中图分类号：TM726 文献标识码：A

一、现状调查及事故原因分析

1.现有的防雷措施

开平供电局现有10kV配电公用线路的主要避雷方案如下：

（1）每个台区在跌落式熔断器与变压器之前设置高压避雷器1组。

（2）每个线路分段点断路器开关电源、负荷侧分别设置高压避雷器1组。

（3）配电线路在雷击气候较多区域设置过电压保护器。

（4）绝缘导线每个档距设置防雷线夹。

2.雷击跳闸数据统计

对开平供电局近几年事故跳闸数进行统计分析，发现10kV公用线路因雷击跳闸数占总事故跳闸数占比较大，具体数据见表1。

3.雷击跳闸原因分析

（1）避雷设备质量问题

线路所用避雷器质量不达标，避雷器方波电流达不到国家标准，当发生雷电时避雷器易被击爆，进而引起线路跳闸。

（2）避雷器结构问题

我市部分避雷器为跌落式结构，因跌落式避雷器的结构特点，避雷器与接地体通过可卸的活动连接口中的一个小铁片互相接触，无法通过强大的雷电流，其泄流能力不强，不能有效泄流，容易造成线路残压过高，击爆设备。同时，这些避雷器在遭受雷击时自动脱扣，可有效降低线路單相接地可能性，但是对于雷击密度较高的地方来说，下一个雷电再次影响线路时因没有避雷器保护就会造成线路雷击跳闸。

（3）过电压保护器设置点不合理

按现有模式，过电压保护器设置选点主要是事后处理原则，没有结合开平地区雷区分布整体考虑，过电压保护器设置位置不够全面，当发生新一轮雷电天气时，未设置过电压保护器的配电线路无法受到有效保护，进而引发配电线路雷击跳闸。

（4）施工工艺不合格

部分防雷线夹设置时没有拧断力矩螺丝，防雷线夹内的穿刺未穿破绝缘层，导致防雷线夹与导线接触不够稳定，在发生雷电时引发防雷线夹损坏或导线烧断等情况。

（5）接地电阻过大

当雷电击中线路，引起避雷装置动作时，强大的雷电流在极短的时间内流入大地，如果避雷装置的接地电阻达不到要求值时，将使地网引落地点附近地电位迅速提升，由于需保护的电气设备接地端与地网相连接，大地的高电压又引入到电气设备的接地端，雷电流对线路造成反击，从而造成设备损坏、线路故障停电。

二、防雷设备原理分析

1.氧化锌避雷器

氧化锌避雷器的工作原理：因氧化锌材质的非线性伏安特性（电压越小电阻越大，电压越大电阻越小），当线路正常供电运行时，作用于避雷器的电压为工频电压，此时避雷器自身电阻很大，流过其的电流可忽略不计，不会对配电线路的正常运行造成影响。只有当架空线路遭受直接雷或感应雷时，此时避雷器承受过电压，避雷器中的氧化锌电阻迅速下降，泄放过电压能量，从而保护线路，使电力系统得以继续正常工作，不至于跳闸停电。

2.过电压保护器

过电压保护器与普通氧化锌避雷器相比增加了引流环，引流环与避雷器连接，与架空导线保证一个适当的空气间隙，在配电线路正常供电运行状态下，空气间隙阻断工频电压，此时避雷器可理解为不工作（理论使用寿命更长）。当架空线路在直击雷或感应雷的作用下，间隙被雷击过电压击穿，电弧在引流环上燃烧，将雷电过电压通过避雷器引至大地，雷电过电压结束后，此时避雷器本体仅承受线路正常供电运行的工频电压，其电阻在极短时间内突然变大，电流电弧被抑制在较低数值，电弧在短时间内自然断开，架空导线停止对避雷器放电，从而保护线路。

3.防雷线夹

防雷线夹工作原理：将防雷线夹设置于电杆的负荷侧方向，当线路遭受雷击时，防雷线夹引弧臂与接地板之间形成闪络，形成短路通道，因雷电电弧向负荷侧移动的特性，持续的工频电弧移到线路的燃烧臂上燃烧，通过燃烧释放雷电过电压，保护配电线路正常运行。

本文介绍一种新型的防雷线夹组合方案，此方案在防雷线夹的基础上进行了些许改进，并获得实用新型专利（专利号：ZL 2014 20401525.1），专利发明人：本人。此方案即在普通安装方法的基础上加入了防雷引流线。防雷引流线先与架空线路连通，然后将防雷线夹设置于防雷引流线上，此方法有如下优势：

（1）防雷线夹设置在防雷引流线上，即使因防雷线夹安装不规范也只会烧断防雷引流线，可使主线能够得到最大限度保护。

（2）此方案通用性强，因加入了防雷引流线，防雷线夹型号固定，施工工艺统一，设置效果能够得到更好保障。

（3）在防雷线夹中加入防雷引流线的使用，可大大降低导线雷击断线率。具体设置方案如图1所示。

与传统的防雷装置（避雷器需配合接地网使用）相比，新型避雷装置设置方便且无须使用接地网，直接通过燃烧释放过电压能量。有效解决了对设置点空间的要求，且无被盗隐患。设置、运行成本得到了有效控制。

新型避雷装置与传统避雷装置相比省去了避雷器与接地网的使用，有着设置方便，运行维护成本低等优点。使输电线路向高科技技术发展，更使得线路设计能安全、可靠地运行，提高了工程质量及供电可靠性，取得了良好的经济效益和社会效益。

三、架空线路防雷综合措施

1. 10kV裸导线架空线路配置

（1）每间隔5基电杆设置1组线路避雷器。

（2）线路避雷器间隔不超过300m，每个耐张段内最少配置1组线路避雷器。

（3）变电站出线线路段4基电杆内如没有设备的，设置1组线路避雷器。

（4）在山顶的高位电杆塔或迎风坡，线路档距较长的，每间隔一基杆塔设置1组避雷器。

（5）对于联络线路，在架空线路联络点的断路器两侧各设置1组避雷器。

（6）每个台区在跌落式熔断器与变压器之间设置高压避雷器1组；台区杆塔前后4个档距（或超过200m）仍然没有第二个台区的，必须在台区的第一基杆塔处设置防雷线夹或者过电压保护器1组。

（7）10kV线路柱上分段开关、隔离开关两侧都必须各设置1组避雷器。

（8）将处于线路末端的台区前一基电杆设置1组避雷器。

（9）T接点如没有柱上分段开关、隔离开关等，须设置避雷器1组。

（10）线路由平原架设转至山区架设，在上山第一基电杆和下山第一基电杆配置1组线路避雷器。

2. 10kV绝缘导线架空线路配置

（1）每隔10基电杆设置1组线路避雷器。

（2）每2基电杆配置1组防雷线夹。

（3）变电站出线线路段5基电杆内如没有设备的，设置1组线路避雷器。

（4）其他情况与祼导线配置方案一致。

3.地网设置要求

（1）对各类需接地的设备、装置其接地网电阻值必须满足相关规程、规范要求。

（2）定期对接地网的接地电阻值进行监测，确保不因接地电阻过高造成反击。

（3）定期对地网引下线与地网的连接状况进行监测，确保其连接可靠。

结语

以提高10kV配电线路防雷水平，解决目前线路防雷效果不理想、线路遭受雷击易跳闸为出发点，制定不同类型、不同区域内线路差异化配置防雷设计方案，确保10kV配电线路的可靠、稳定运行是我们所有电力设计人员义不容辞的责任。

参考文献

[1] GB 11032-2010，交流无间隙氧化锌避雷器[S].

[2] DL/T 5220-2005，10kV及以下架空配电线路设计技术规程[S].

[3]谭金超，谭学知，谢晓丹.10kV配电工程设计手册[M].北京：中国电力出版社，2004.