10kV配网防雷技术措施探究

黎立

摘要：本文通过参数雷电对10kV配网的危害机理、10kV配网受雷害的主要故障形式以及10kV配网防雷措施，启发配网工作者对防雷工作的思路，努力达到降低10kV配网雷击故障率，提高供电可靠率的目的。

关键字：10kV配网；防雷；措施。

0.前言

防雷是配电线路、设备降低故障率的重要措施，也是如今最热门的课题之一。据统计，近年来强雷区、多雷区配电线路、设备受“外力破坏-雷击”引起的故障占总故障次数比例高达60%以上。而如今配网防雷措施较为薄弱，雷害是如今故障停电的主要原因，严重影响供电可靠性，一定程度上制约了当地经济发展，也对用户生产、生活造成严重影响，对构建服务型供电企业起到负面影响。本文基于读者具备一定配网防雷知识的基础上展开论述。

1.雷电对10kV配网的危害机理

1.1直击雷（或者绕击雷）

直击雷指雷云直接向电力设施放电，由于10kV配电线路、设备相对于输电线路，对地距离有限，且由于附近高层建筑、植被等有一定的避雷效果，故10kV配电线路、设备受直击雷概率相当小。若受雷电直击，线路、设备将立即击穿，常常造成绝缘子击穿、闪络，导线烧断，设备烧坏等故障。

1.2感应雷

受直击雷电流的电磁感应，及雷云对设备、线路的静电感应影响，配电网容易出现感应雷过电压，若过电压峰值过高或配网防雷强度不足，则容易引起设备故障、绝缘子闪络或击穿等问题。

1.3反击过电压（或雷电波入侵）

雷击杆塔或配网建筑物，因杆塔的电感和接地电阻，容易引起良好接地的不带电体具有较高电势，其与10kV配电线路、设备的电势差容易引起绝缘子闪络，将过电压引入配电网络，引起连锁故障。

2.10kV配网受雷害的主要故障形式

配网受雷击过电压，因绝缘子受潮，绝缘性能有所降低，在爬距不够情况下，容易引起绝缘子表面闪络或本体击穿爆裂；设备容易引起绝缘介质击穿，造成相间短路或接地故障；防雷设施本体容易被雷电过电压击穿或因工频续流击穿或闪络；导线容易因过流烧断（绝缘导线容易因绝缘外套闪络烧断）；杆塔或建筑物容易受直击雷损坏。

3.10kV配网防雷技术措施

3.1从设计源头着手，把关配电线路、设备选型

（1）抓好配电线路绝缘子选型

绝缘子选型遵循“增加爬距防止闪络；玻璃优先，瓷质次之”的原则。10kV配电线路直线杆上，推荐使用瓷担替代瓷质针式绝缘子；部分耐张杆塔引线及双杆设置的直线杆（π架），需要使用瓷质绝缘子或复合针式绝缘子固定导线时，可选用支柱式瓷质绝缘子；耐张、转角等杆塔上，推荐使用玻璃悬式绝缘子替代瓷质悬式或复合悬式绝缘子。

（2）抓好配电设备选型

户外配电设备宜选取相间距离较大、进出线套管绝缘强度高、外壳接地良好的设备；户外安装自动化开关须考虑解决PT防雷问题。室内设备宜选取相间距离和带电部分对外壳距离较大、隔板绝缘强度高、外壳接地良好的自动化设备。

3.2安装避雷针是最传统的防雷措施

避雷针是防止直击雷损坏配电线路、设备的最有效措施。由于山峰上直击雷害尤为严重，故避雷针最优安装方案为在大档距、山峰上的杆塔上安装，若杆塔间档距较小，可配合避雷线使用。

基于避雷针引雷的特性，禁止安装于设备台架（无论是否共用接地网），直击雷电势与工频电压电势差均远高于设备耐受电压，极易引起设备损坏。

3.3安装避雷线是防雷最优手段之一

避雷线（也称架空地线）是目前防止绕击雷和感应雷过电压最有效的手段。避雷线沿配电线路架设，结合避雷针应用，可切实保护线路全线免受雷击损坏。

由于避雷线须接地，高度必须高于顶相导线，避雷线及其地网引下线必须确保与导线保持安全距离；且其沿线路架设，必定产生横向应力，须使用金具和顶担固定，故后期加装存在一定苦难，建议在配网基建设计阶段合理配备。

3.4合理选用线路避雷器

10kV线路避雷器推荐安装跌落式间隙保护器。跌落式间隙保护器是通过由架空导线引下线连接到一个专用绝缘子的引弧棒与跌落式氧化锌限流元件（接地）和与之形成的空气串联间隙组成的一种架空线路防雷装置，具有带地网引流速度快、速速切断工频续流、灭弧能力强等优点。

每2-4基杆塔安装1组跌落式间隙保护器为宜，易受雷击线路或耐张杆塔可每基安装1组，其接地电阻必须小于30欧（铁塔上安装的可利用铁塔接地即可满足要求），根据实际情况安装配套的放电计数器。若分支线安装，须在分支线#1杆塔安装1组，防止侵入雷电流影响主干线。

不建议安装分体式的过电压保护器（也称间隙保护器），首先，其多次放电后容易变型，不再起到防雷效果；其次，其一端直接安装在导线上，另一端常与金具同螺丝安装，容易因变型或螺丝松脱导致线路接地或相间短路故障。

3.5 设备台架避雷器是必要手段

设备台架上安装避雷器是如今最常见，也是最实用的设备防雷手段。现设备台架上最常用的是摘挂式氧化锌避雷器（无间隙），氧化锌随电压升高电阻突变的特性，及其可带电更换的优点，最大限度保障了防雷效果和供电可靠性。

建议根据各地区地闪密度、雷暴天数、杆塔高度、线路长度等参数，分区分线差异化制定10kV户外避雷器轮换周期，根据实际情况，轮换周期可为3-6年不等。

3.6 利用正确手段降低（地网）接地电阻

接地电阻根据室外、室内，设备、线路等因素进行差异化设定，接地电阻不符合标准则容易导致防雷手段失效、设备外壳带电等后果。

影响接地电阻的主观因素，主要是材料内阻、材料防腐性能、施工埋深、敷设方式、施工工艺（尤其焊接工艺）等等，因此，施工图纸必须遵循典型设计。

影响接地电阻的客观因素，主要是土壤类型和植被，为避免土壤类型的影响，地极填埋宜避免岩石和沙质地形；若土壤影响不可避免，可考虑使用降阻剂，但添加降阻剂也只是权宜之法；尽量避免地極填埋于根系发达的树木周边，以免树木须根破坏地极。

3.7配网防雷网络规划及注意事项

根据上文提到的各种防雷设施的特点，防雷网络规划呼之欲出。由于变电站选址多为高地、开阔处，10kV出线1km内（主干线第一分段处）宜架设避雷线；而由于变电站均设置较高的避雷针，且10kV出线处架空部分多与输电线路交叉跨越，故考虑少安装避雷针。避雷针多用于山峰上，非设备台架杆塔上，能有效防止直击雷过电压。设备台架上多使用摘挂式氧化锌避雷器作为防雷手段。跌落式间隙保护器比较通用，在配电线路上基本适合安装，且有一定的防雷效果，但因其需要引下线、安装角铁横担、开挖地网等特点，对建设经济性、停电时户数影响较大，故建议因地制宜。

室内配电开关柜和电缆分接箱内不宜设置避雷器（下称“柜内避雷器”）。由于配电开关柜和电缆分接箱内安全距离较小，受雷击过电压袭击时柜内避雷器作用有限；柜内避雷器均为固定式氧化锌避雷器，长期承受工频电压容易击穿爆炸，粉尘污染开关柜和分接箱，极易造成相间短路或接地故障，受此影响，柜内电缆头、母线、设备极有可能烧坏；室内线路、设备由于地势低，周围高层建筑有一定防雷效果，且架空转电缆杆塔上均设置防雷设施，其受雷击影响较小，故室内配电开关柜和电缆分接箱内设置避雷器的必要性不高。

4.结束语

总之，只要合理做好配网防雷措施规划，配网雷击故障率还是可以有效降低的，除了技术措施也需要差异化运维等管理措施配合，方能最大限度降低雷害影响，真正提高供电可靠性，构建国际一流、国内领先服务型供电企业

参考文献：

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[2]黄卫洪.10kV配网线路防雷技术初探[j].科技创新与应用，2012，10：165.

[3]广东电网有限责任公司中压架空线路防雷技术导则（试行）[S]. 广东省：广东电网有限责任公司生产设备管理部，2016.endprint