10kV配电线路遭受雷击破坏的主要原因及防范对策
10kV配电线路遭受雷击破坏的主要原因及防范对策
根据气象部门的估算，番禺区属于雷暴天气多发区，年平均暴日78.3天，雷暴日最多的年份达121天。多年来番禺地区配网在运行中遭受雷击造成配变及低压用电设备损坏的事故常有发生。据不完全统计，番禺地区配电变压器雷害事故率年均高达 %，相应表计损坏率约 %，番禺电网每年的配变和表计受雷害损坏的直接损失近 千万元。更为严重的是雷害还造成低压用户用电设备的大量损坏，甚至直接危及人身安全，严重影响正常供电和供电部门的声誉。
目前，我公司10kV线路中绝大多数为架空导线，受雷击的机会较大，有很大部分10kV线路还处于雷电活动日平均值大的强雷区。由于遭受雷电强烈活动的影响，常造成线路断路器的频繁跳闸，每年因雷击造成线路跳闸次数占总跳闸次数的平均比例为20%（2003年占21.5%，2004年占19.7%），给配网安全运行造成不良影响，导致供电可靠性下降，线路的防雷工作刻不容缓。
10kV配网遭受雷害破坏的统计
雷害事故现象包括有：雷击打坏配电变压器；雷击打坏柱上SF6开关、分段器；雷击造成10kV配电线连续几基杆的针式瓷瓶碎裂；雷击造成10kV配电线路架空线断线；雷击造成输电线路架空线下面，交叉跨越处，10kV线路两端的多相瓷瓶闪络，烧断导线；雷击造成离配电变压器200m以外的地方，导线烧断。而配电变压器附近导线事故很少；雷击造成与输电线路架空（110、220kV）线平行的10kV架空线事故率很高……等等。上述种种事故，大多都是由于感应过电压引起。
我公司2004年全年10kV线路遭受雷击闪络跳闸统计见下表，从表中可见，仅仅一年，公司10kV线路遭受雷击闪络跳闸总次数就达到312次；雷害事故主要集中在雷雨活动频繁的夏季，6、7、8三个月合计已占总数的84.3%，这三个月每月线路跳闸次数都超过80次以上，另外临近的4月、5月和9月份也有十几二十次的记录，其他1、2、3、10、11、12月份基本上没发生雷击事故。
雷击的活动形式
雷击的危害主要有三方面：
第一是直击雷。是指雷云对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备，也可以击中架空线，雷电流便沿着导线进入设备，从而造成损坏。
第二是感应雷。它可以分为静电感应及电磁感应。当带电雷云（一般带负电）出现在导线上空时，由于静电感应作用,导线上束缚了大量的相反电荷。一旦雷云对某目标放电,雷云上的负电荷便瞬间消失,此时导线上的大量正电荷依然存在,并以雷电波的形式沿着导线经设备入地，引起设备损坏。另外是电磁感应的情况，当雷电流沿着导体流入大地时,由于频率高,强度大，在导体的附近便产生很强的交变电磁场，如果设备在这个场中，便会感应出很高的电压，以致损坏。
第三是地电位提高。当雷电流（假设为10kA）通过下导体（室外）入地扩散时，我们假设接地电阻为10Ω,根据欧姆定律,我们可知在入地处电压为100kV。因入地处与设备的工作接地相连（重复接地），所以这两处电压都为100kV。而如果将设备的保护接地接在室内（非共地网），其电压值为0，设备的工作线路与外壳间有100kV的电压差，足以将设备损坏。
据统计：直击雷的损坏仅占15%，感应雷与地电位提高的损坏占85%。
防范对策
综合防雷主要考虑两方面，能避则避，采取有效措施让雷电流不经设备入地（远离设备）；避不了则蔽，让雷电流经整体屏蔽（均电位）的设备入地，可综合共用，实践证明两者都能取得最明显的防雷效果。防雷主要采用接闪、分流、屏蔽、均压、等电位、接地等技术措施。
因此，为提高线路安全运行，针对我公司10kV架空线路的不同状况，采取如下的防雷措施，提高线路的防雷水平：
线路的设计应注重防雷。
一、10kV配电线路的防雷应从设计抓起，在设计线路时要考虑山区多雷区运行的特点，有针对性采取相关的设计对策。在杆塔选型时，不能单纯套用一般通用设计，而应结合当地多雷的特点及运行经验，注重跨越杆塔的保护角和转角杆跳线的屏蔽。架设屏蔽针的杆塔，应注意降低杆塔的接地电阻(R＜10Ω），如线路杆塔遇有高电阻率土壤，其接地电阻难以满足规程要求时，设计时应采取接地延伸。
二、增加分流。
雷击杆塔后，入地电流将在塔身与接地电阻上产生高电压，为此，增加分流可减少杆塔的反击电位。一是加装耦合地线，其作用是增加分流和增大地线与导线的耦合系数。运行经验表明：耦合地线作为防雷措施是成功的，但对耦合地线的终端杆塔，必须通过降低接地电阻或将接地体延伸等措施来加强防护。二是铺设延伸接地。延伸接地可增加地中散流，而且对导线也有耦合作用，因而可减少雷电的反击几率。三是降低杆塔接地电阻，杆塔接地电阻与塔顶电位直接相关，按规程要求，一般地区其接地电阻不大于10Ω，在土壤电阻率较高的山地也不宜大于25～30Ω。
三、保护线路应有的绝缘水平。
保持其应有的绝缘水平是线路安全运行的基础，为此必须保护各条线路绝缘性能的良好。一是加强绝缘子质量的全过程管理，以保证挂网运行绝缘子质量的良好。二是加强运行绝缘子的零值检测。三是及时更换挂网运行的劣质绝缘子。四是对个别雷电活动强烈跳闸频繁的杆塔，可适当增加绝缘子片数，以提高承受反击电压的能力。
四、对终端线路杆塔
拆除了配变的变压器台架，要保留避雷器。我公司目前空载的终端线路较少，建议在较长时间且无（配变）的台架保留避雷器，线路未端加装氧化锌避雷器。
五、对同塔多回路架设的线路
同杆多回路架设的线路，目前在多回路段没有装设防雷装置，建议设计在多回路段适当位置加装氧化锌避雷器，以免雷击时对相邻线路造成反击。多回线路同杆架设选用相同绝缘水平的绝缘子。
六、对架空绝缘导线
一般在人口密集或距建筑物较近时才考虑架设绝缘导线。目前，我公司普遍使用的10kV绝缘导线的型号为JKLGYJ-70（120，150，240），当雷电流流经绝缘导线时，其散热性能比裸导线差，建议在架空绝缘导线两侧加装氧化锌避雷器，若线路较长在线路中段适当位置加装避雷器。
两条线路交叉跨越时，由于交叉处存在空气间隙，其冲击绝缘强度低于各线路对地的冲击强度，如交叉处或附近受雷击时，可能使交叉处的空气间隙击穿，致使两条相互交叉的线路同时跳闸。若交叉点距最近杆塔的距离超过40米时，建议在距交叉点最近端的杆塔上加装氧化锌避雷器。另外，线路交叉档两端的绝缘不应低于其邻档的绝缘。交叉点应尽量靠近上下方线路的杆塔，以降低雷击交叉档时交叉点上的过电压。10kV线路之间应尽量避免交叉跨越。同级电压线路相互交叉或与较低电压线路及通信线路交叉时的交叉垂直距离不得小于下表所列数值。
系统标称电压（kV） 3--10 20--110 220 330 500
交叉距离（M） 2 4 5 6 6
七、对架空线路与电缆线路的连接
根据设计规范和运行规程的要求，现所有的户外电缆头处要装设避雷器，电缆屏蔽层在两侧可靠接地，符合防雷要求。运行维护中应保持防雷装置的有效接地。
八、变压台架
目前，用作保护变压器的避雷器全部安装在高压熔断器之后。由于100kVA以下的变压器的熔断器熔断电流较小，避雷器宜装在高压熔断器之前。此外，还可以利用变压器进线绕成直径100mm，10-20匝的电感线圈，利用电抗器的原理阻止雷电波的入侵，对变压器实施多重保护。按规程，总容量为100kVA以上的变压器，其接地装置的接地电阻不应大于4Ω，每个重复接地装置的接地电阻不应大于10Ω；总容量为100kVA及以下的变压器，其接地装置的接地电阻不应大于10Ω，每个重复接地装置的接地电阻不应大于30Ω，且重复接地不应少于3处。另外，需要拆除的变压器台架须连同引下线一同拆除，杜绝遗留手尾，避免给安全运行带来隐患。
根据过电压设计规程变压器台架的角铁横担使用接地引下线，可靠接地。
九、针式绝缘子线路
现状针式绝缘子线路的耐雷水平低，雷击后建弧率高，雷击时容易造成绝缘子击穿而跳闸，为提高线路的绝缘水平，建议把型号为P-15T的针式绝缘子更换为耐雷水平较高的胶装瓷横担(型号：S-210)或棒形针式绝缘子(型号：PSQ一15T)。
十、柱上断路器和隔离开关
根据设计规范和运行规程的要求，现所有联络开关两侧已装设了厂避雷器。经常闭路运行的柱上断路器和隔离开关的电源侧也装设了避雷器，但考虑到线路的环形供电，建议在分段开关两侧装设氧化锌避雷器，其接地装置的接地电阻不应大于10Ω。
十一、多雷区的线路
处于多雷区的架空线路，建议在距离避雷器较远的线路中间位置加装氧化锌避雷器，改善接地装置，或适当架设耦合地线。对于个别高的杆塔建议装设氧化锌避雷器保护，减小雷击对线路造成的危害。
十二、目前，10kV线路上已安装了相当数量的硅橡胶氧化锌避雷器（型号：HY5WS-17／50），当内部老化损坏失效时，表面无任何痕迹，日常巡视中难以发现，建议在原有的硅橡胶氧化锌避雷器上加装脱离器，当避雷器内部老化损坏时，脱离器会自动脱落而被发现。目前，普遍采用型号为：Y5WS—l7／50FT且内装防爆脱离装置的瓷套型无间隙金属氧化物避雷器，其电气技术参数详见附页。
十三、几种绝缘子电气特性的比较和选择。
目前，我公司10kV线路上正在使用的绝缘子主要有：针式绝缘子(P—15T)，棒形针式绝缘子(PSQ一15T)，盘形悬式绝缘子串(XP-7，2只)，胶装瓷横担(S-210)。P-15T的针式绝缘子已被PSQ—15T的棒形针式绝缘子所取代，对以上几种绝缘子的有关电气特性比较如下：
绝缘子种类 50％雷电冲击闪络电压(KV) 爬电距离(cm)
导线对杆塔的空
气间隙(cm)
棒形针式绝缘子
(PSQ-1 sT) 1l 8
41.6
28.5
盘形悬式绝缘子
串(XP-7，2只) 单只不小于120 56 29.2
胶装瓷横担
(S-210) 2l0 38 36.5
根据以上几项参数的比较，悬式绝缘子和胶装瓷横担的耐雷水平较好，针式绝缘子稍逊。但悬式绝缘子串(2只)中导线对杆塔的空气间隙为29．2厘米，与《电力设备过电压保护设计技术规程》中规定为35厘米还有少许差距。因此，建议把多雷区线路的针式绝缘子换成胶装瓷横担，悬式绝缘子串由原有2只增加到3只，增大导线对杆塔的空气间隙，进一步提高线路耐雷水平。
十四、防雷装置的接地电阻值必须符合有关运行规程的规定，接地引下线的截面积不应小于50平方毫米，接头不宜过多，以免接触电阻增大，影响雷电流泄放。建议采用元铁从地网直接引到避雷器附近，既可降低引下线的接触电阻，又可防止引下线被盗。
结束语
10kV配电系统的防雷应从工程设计阶段就认真加以考虑，根据各地方的实际情况，选用质量可靠的电气设备和可靠性高的防雷设备，同时真正按照等电位的原则，做好符合要求的共用接地网，综合考虑防雷，只有这样我们的线路和设备才能避免遭受雷击的危害。
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2006-4-26 9:50:11