配电线路防雷措施及保护效果分析

孙大伟

国网山东省电力公司临邑县供电公司 山东 德州 251500

摘要：配网线路绝缘子在直击雷过电压或感应雷过电压作用下均可能发生闪络。闪络的发生与诸多因素有关，例如与感应雷或者直击雷过电压有关，并且不同因素产生的影响是不同的，而闪络则是导致线路跳闸的重要原因。特别是在闪络转变为工频电弧之后，则更容易发生此问题，所以需要重视对于闪络的分析，明确其出现的根源以及产生的影响。但是在实际中，大部分雷击故障与感应雷过电压有关，而架空线路基本不会受到直击雷的影响。结合上述分析，防雷击的主要对象是感应雷过电压，需要对此设计针对的防范对策。

关键词：配电线路；防雷措施；保护策略

中图分类号：TM736

文献标识码：A

引言

配电线路的供电覆盖范围较广，且供电架空线路较长，若防雷保护措施不够完善，易遭雷击破坏，进而导致多条配电线路跳闸，对供电安全造成危害，也会影响周边地区居民的生活和工商业活动，造成电力企业的经济损失。配电线路的以上特点也导致其现场抢修工作难以及时完成。在配电线路的施工和维护中，一定要高度重视防雷措施，确保供电系统的可靠性和安全性。

1配电线路出现雷击原因

雷击主要指的是雷云之间或者通过雷云对于整个地面物体进行辐射放电的一种光学物理自然现象。当配电线路穿越较高建筑物或其他物体时，这些较高的建筑物或其他物体最容易落雷，造成配电线路直击雷的发生。

当配电线路逾越河道、湖泊等空阔水体时，水体的导电性质使一条输电线路上可能会有雷云快速聚集，并汇集大量束缚电荷，当雷云在地面上连续进行快速放电后，线路上的特殊束缚电荷被大量激发和迅速释放，造成配电线路感应雷的发生。

当配电线路遭遇直击雷或发生感应雷，雷电波便沿着输电线路进入变电站、配电所。如果没有对线路进行防雷保护措施，将会直接造成变电站、配电所的电气设备严重破坏，甚至可能造成重大人员伤亡。

2配电线路防雷措施及保护效果分析

2.1提高线路绝缘水平

为了有效地解决雷击线路跳闸问题，可以采用加强线路绝缘的方式，这种方式的应用效果比较明显，广泛应用到了实际工程领域中。从具体实施上来看有两个方面，其一是提高绝缘子数量；其二是利用架空绝缘导线、瓷横担等方式直接替换裸导线。相同条件线路雷击绝缘能力水平相同条件下，采用瓷横担可以有效率地降低不同线路受到雷击导致跳闸的概率。提高输电线路的裸绝缘技术水平，可以提高线路在直击雷和感应雷过电压下的防雷性能。参照有关仿真实验数据结果，增强绝缘性，有助于改善在两种过电压情况下的防雷效果。受到雷电过电压的影响，耐雷水平与绝缘子片数存在正相关的关系，在建弧率降低之后有助于减小跳闸事故的发生。增加绝缘子有助于达到更高的耐雷水平，可以将跳闸率控制在较低的水平。

2.2线路避雷器保护分析

对于三相供电系统而言，在三相导线内同时存在感应雷过电压，并且其幅值以及波形特征基本是一致的。就此情形下，在感应雷过电压的作用下，很大几率出现三相同时对地闪络的问题。仿真结果表明，安装线路避雷器后，在感应雷作用下，架空线路沿线过电压水平主要由避雷器的安装密度和杆塔接地电阻决定。杆塔线路接地时的电阻越大，线路保护避雷器的线路保护避雷范围越小，为了能够取得较好的线路保护避雷效果，需要增加避雷器的安装密度。在设置避雷器时需要考虑到对杆塔接地电阻大小，二者应该保持正相关的关系，即安装密度应该随着接地电阻的增大而合理增大。另外，在利用绝缘导线的情况下也需要适当降低安装密度。

2.3自动重合闸与线路防雷保护

经验研究证明，架空电缆输电线路上的一次雷击放电故障，约80%以上的都是瞬时性的。输电电缆线路直接电缆遭受闪电雷击时，线路上的绝缘子在较大雷电的通过电压下也会发生的雷电闪络，此时线路绝缘只是暂时的失去其绝缘性能，在大多数的情形，弧道电离消除的时间不超过0.20.3s，经此时间之后，线路绝缘即完全恢复其电气强度，并允许在正常的运行电压下重新合闸。在雷击故障跳闸和自动重合之间的时间间隔很短，即故障停电的时间很短，因此对各种用电设备的正常工作，几乎都不会感到有什么影响，从而大大限制了雷击故障范围的扩大，消除了可能造成的停电事故。从研究统计得出，一般架空输电线路上，有超过一半的瞬时性短路故障，可以通过自动重合闸使供电不间断。而且，从经济的角度来考虑，安装一套自动重合闸所需要的费用与停电可能造成的经济损失相比是较小的，其技术经济性比较好，所以，装设自动重合闸装置自动重合闸是防雷保护工作中的一项重要技术措施。

2.4降低杆塔与土壤的接地电阻

在10千伏配电线路，常使用以下两种措施来降低接地电阻：一是对于水平的接地体，如果在其接地体附近存在一些导电性较好的泥土、河道、湖泊等就可以考虑采用这种方法。该方法使用距离要求相对较远，长期与泥土等物质的接触极易发生腐化，若使用需要定期维护和调换。二是使用接地降阻剂，在整个水平接地体周围添加降阻防腐剂，可降低土壤电阻，高效膨润土是最常用的降阻防腐剂，同时对接触的接地体起到一种更好的土壤抗蚀和增强防腐蚀的作用，在加水后还能以较大的体积倍数膨胀，降低了接地体与土壤接触电阻，能够有效降低水平接地体周围土壤的接触电阻，是广泛使用的降阻方法。

2.5加装避雷针

避雷针主要是专门用于防止露天变电设备、配电设备和比较高大型建、构筑物遭遇直击雷的装置。它由受电尖端(接闪器)、接地引下线和接地装置三部分构成。避雷针利用其屹立地面的有利位置，当附近空中有雷电放射时，把雷电流引向自身，并通过大地泄放，避免所在建筑物遭遇雷击损坏。但传统的避雷针需要经常地养护，我国研制的氧化锌避雷针能够实现全面保护配电线路安全的目的，避雷针引雷和防雷是目前我国10千伏配电线路最为常用的一种防雷技术手段。

2.6做好环境因素控制

对于主要分布在城区的这些架空配电系统线路，线路附近大多可能存在线路树木或其他建筑物，线路平均杆塔高度约设定为10m，树木和其他建筑物的高度将不会超过其他线路或桥杆塔高度，由于线路树木和其他建筑物的雷电屏蔽保护作用，雷电一般上都不会直接接触击中这些架空电力输电系统线路或桥的杆塔，线路上遭受直接冲击雷电力作用的放电概率相对较小，一般由于雷击而放电引起的线路故障大多可能是雷电感应器的雷电超过电压所导致造成。这一情况下，必须要立足于阻挡感应雷过电压的层面入手来开展防雷保护工作，例如可以在合适的位置设置避雷器，有助于减小跳闸率。如果架空线路处于容易受到雷击的区域，例如在河谷或者山地等区域中，相比于城市区域而言，线路落雷的几率更高，原因就在于其周边环境中很少存在植物或是建筑物能够产生屏蔽作用，基于感应雷过电压，可以采取综合性的措施，例如强化线路绝缘，设置避雷线等办法，均能够有效提升防雷保护能力。

结束语

雷击是造成配电线路运行可靠性大幅下降的重要影响因素，通过对配电线路进行防雷技术研究，减少配电设备雷击和损坏率的措施有：更换绝缘子提高配电线路绝缘水平，以降低雷击闪络率；在绝缘薄弱点安装避雷器进行防护；对配电线路的设计采用自动追踪消弧线圈的接地，以降低建弧率；装设自动重合闸，使断路器跳闸后能自动重合闸，提高配电线路耐雷水平。

参考文献

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[3]喇元，胡贤德，彭发东，等．配电线路防雷技术比较[J].能源工程，2019，5（5）：1．