浅析10kV配电线路防雷措施与技术特性

10kV目配电网是向用户供电普遍采用的电压等级，而且10kV目配电网是整个电网中规模最大及涉及面积最广的部分，其末端直接与用户相连，10kV目配电网运行质量直接关系到电力系统供电能力及可靠性。但长期以来电网建设过程中对配电网建设力度不大，配电网自动化程度和可靠性较低，极易遭受雷击，从而导致设备、线路出现损坏，造成停电事故发生，导致严重的经济损失发生。因此需要努力提高10kV配电网防雷技术水平，确保10kV配电网能够安全、可靠的运行。本文简要阐述了10kV配电线路防雷措施及其技术特性。

关键词：10kV配电线路；线路防雷技术；设备防雷技术；防雷措施

0 引言

随着科技的发展，电力已成为最重要的资源之一，如何保证电力的供应对于国民经济发展和人民生活水平的提高都有非常重要的意义。雷电是一种雄伟壮观而又有点令人生畏的自然现象，它的危害体现在雷电的热效应、机械效应、过电压效应以及电磁效应，当它对大地产生放电时便会造成巨大的破坏。我国是一个多自然灾害的国家，跟地理位置有着不可分割的关系，其中最为严重的是广东省以南的地区，惠州、深圳、东莞一带的雷电自然灾害已经达到世界之最，这些地方是由于大气层位置比较低所造成。因此，对输电线路加强防雷措施，不但可以减少由于雷电击中输电线路而引起的跳闸次数，还可以有效保护变电站内电气设备的安全运行，是维持电力系统持续、可靠供电的重要环节。

以下简要介绍雷击的类型及成因以及国内外主流的防雷技术及其特性。

1 雷击的类型

1.1 直击雷

指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，主要危害建筑物、建筑物内电子设备和人。直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几十KA乃至几百KA，其之所以破坏性很强，主要原因是雷云所蕴藏的能量在极短的时间(其持续时间通常只有几us到几百us)就释放出来，从瞬间功率来讲，是巨大的。数十乃至一、二百千安的雷电冲击电流，具有巨大的电磁效应、热效应和机械效应。

1.2 传导雷

雷电击中地面物体尤其是建筑物时，雷电流泄放过程中经进出建筑物的金属管道、电源和信号线路向外传导(约为全部雷电流的50%)，从而对其它建筑物内的线路及设施造成危害。

1.3 感应雷

感应雷一种情况是指当雷云来临时地面上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应，都聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电后，云中的电荷就变成了自由电荷，从而产生出很高的静电电压（感应电压）其过电压幅值可达到几万到几十万伏，这种过电压往往会造成建筑物内的导线，接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起火灾、爆炸、危及人身安全或对供电系统造成的危害。另一种情况是，在雷电闪击时，由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附近就形成了一个很强的感应电磁场，对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，又或者使周围的金属构件产生感应电流，从而产生大量的热而引起火灾。

2 国内外中压配电网防雷技术

2.1 国外中压配电网防雷技术线路避雷器的研制最早出现在欧美和日本，美国AEP和GE公司于1980年开始研制用于线路防雷的zn0避雷器，目前线路避雷器已成为电力系统限制过电压的主要措施。日本九州是日本雷电事故最严重的地区，日本九州电力公司从1985年开始在配电线路上安装避雷器，到1994年已有87％的线路安装避雷器，且断线事故与1985年相比减少50％。采用避雷器防止绝缘导线断线事故的效果相当明显。

德国于1914年提出接地避雷线理论，认为其能降低感应过电压。前苏联于1931年提出对于60 kV以上的线路，感应雷的影响比较小，只有直击雷是危险的。到20世纪30年代，国际上公认避雷线是配电网线路(35 kV以上)防雷的基本措施，主要用于防止直击雷，同时也作为防止感应雷电过电压雷击断线的辅助手段。

2.2 国内中压配电网防雷技术

配电网防雷技术主要分为中压配电网线路防雷技术和配电设备防雷技术两个方面。

2.2.1 线路防雷技术

配电线路包括架空线路和电缆线路，后者深埋地下，受雷电影响较小，因此配电网线路防雷技术主要针对架空线路的防雷，线路防雷措施包括架设避雷线、安装线路避雷器和防弧金具。

(1)架设避雷线。架设避雷线是国内中压架空线路的基本防雷措施之一。根据国内电力行业的常规做法，35 kV架空线路仅在变电站和发电站的进出线段架设1—2 km的避雷线，对于重要线路和重雷击区，则采用全线架设避雷线。10 kV的架空线路一般不架设避雷线，但是对于多雷地区和重要线路，架设单根避雷线。

(2)安装线路避雷器。国内从1993年开始研制线路型避雷器，实际运行情况表明，安装线路避雷器后，线路的耐雷水平大幅提高，同时雷击跳闸率也大大降低。目前，在地势复杂，雷电活动多的地区，部分35 kV线路采用线路避雷器进行防雷。在10 kV的配电网上也装设氧化锌避雷器和带间隙的避雷器，效果显著。

3 配电网防雷措施优缺点技术性分析

配电网防雷中常见的措施包括安装氧化锌避雷器(无间隙线路避雷器)、线路过电压保护器(带间隙的线路避雷器)、防弧金具、防雷屏蔽线、避雷线。

3.1 氧化锌避雷器。优点：应用于架空绝缘线路，能够有效截断工频续流，具有良好的通流容量和抑制过电压的能力；带故障脱离装置后能有效防止避雷器永久击穿后产生的接地。缺点：保护范围较小；需要长期承受工频过电压，避雷器损坏率高；数量剧增，成本大，维护工作量大。

3.2 防弧金具。优点：结构简单，能有效防止绝缘导线断线。缺点：不能阻止雷击10 kV线路后的跳闸故障(不能消弧)；形成绝缘导线穿刺，导致线芯进水，腐蚀断线；安装工艺要求高。

3.3 防雷屏蔽线。优点：感应雷避雷屏蔽线对于降低lO kV架空绝缘导线上的雷电感应电压易对线路形成反击；防止绝缘导线雷击断线效果不明显。

4 结论

雷击虽然只是一种自然天气现象，但是可能对人们的日常生活造成巨大的影响，随着科技发展，生产和生活用电量越来越大，电已经成为最重要的资源之一，如何保证电力的供应对于国民经济发展和人民生活水平的提高都有非常重要的意义。在实际中，输电线路的防雷保护是一个系统工程，需要因地制宜，根据不同区域的地形地貌和气候特点，合理地选择防雷保护措施。严格按防雷接地规程办事，应用新技术新装置，采取综合性的防雷措施是确保电力系统及电力调度自动化系统极大减少雷害的重要手段。