电力发表期刊论文_浅议配电线路的防雷措施

周尚军
摘要：现阶段，加强配电线路的防雷保护，已成为保障高、低压配电线路安全可靠运行的首要任务，也是保证电气设备正常运行的基本措施之一。本文分析了雷电的危害性，阐述了雷击断线与跳闸的机理，提出了对于不同电压等级和不同线路采取有效的防雷措施。
关键词：配电线路防雷措施

随着我国电气化事业的发展和城乡电网建设与改造工程的实施，配电网的技术状况也有了截然的改观。尤其是架空绝缘配电线路在配电网中的应用，大大改善了线路的防雷技术，但由于配电线路的分布错综复杂，鉴于目前的技术，对配电线路还不可能做到绝对的防雷，配电线路的防雷也可采用避雷线或者避雷器，对于不同电压等级和不同线路采取的措施也不一样。
一、雷电对配电线路的影响
雷电引起的过电压称为大气过电压。它有两种基本形式：直接雷过电压和感应雷过电压大气过电压的危害很大。根据模拟试验和运行经验，平均高度为h 米的线路将吸引宽度为5h的雷电击中线路，所以线路的等值受雷宽度为10h。如果落雷密度Y为0.015 次/km²；线路经过地区年平均雷电日为T，则100 公里长每年的落雷数：
N=r·10h/1000×100×T=Y·h·T次/百公里·年
若T=40 雷电日/年，则每百公里线路平均落雷次数：
N=0.015×40×h=0.6h 次/百公里·40雷电日
例如，10kv线路，平均高度h=8m 线路长度一般小于50 公里，平均每年受雷击数：
N=0.6×8×50/100=2.4 次
由计算可知，配电线路必须采取防雷措施，以保证线路安全。
二、雷击断线与跳闸机理
1.电弧放电规律　
配电网雷电过电压闪络，亦即大气压或高于大气压中大电流放电，为电弧放电形式。雷电过电压闪络时，瞬间电弧电流很大、但时间很短。当雷电过电压闪络，特别是在两相或三相(不一定是在同一电杆上)之间闪络而形成金属性短路通道，引起数千安培工频续流，电弧能量将骤增。　
2.雷击断线的原因
当裸线遭受雷击发生闪络时，由于电动力关系，数千安培的工频续流电弧向负荷端移动直至保护动作，不会造成导线严重烧坏。绝缘导线则不同，在击穿点的周围存在绝缘，阻碍电弧的移动，使弧根停留在一点燃烧，此时即使将继电器跳闸时间调整到最小，导线也将被几千安的短路电流所损伤，断线事故的发生仍然难以避免。　
3.架空裸导线的断线率低但跳闸事故频繁
当雷击架空裸导线产生巨大雷电过电压时，就会沿导线寻找电场最薄弱点的绝缘子沿面放电形成闪络，最后工频电弧向绝缘子根部的金属发展后形成金属性短路通道，引发线路跳闸事故。由于接续的工频短路电流电弧在电磁力的作用下沿着导线向背离电源方向移动，一般不会烧断导线。
三、低压配电线路的防雷措施
（一）雷电过电压的情况分析
低压配电线路上发生雷电过电压的因素有：
1.直击雷，直接雷击到低压配电线路上；
2.感应雷，雷击到低压配电线路附近的地区时，对配电线路感应生成的感应雷；
3.高压侧的雷电过电压是侵入低压侧的雷电过电压的原因，由于避雷器动作使大地（接地）电位上升，从柱上变压器的高压侧过渡到低压侧的雷电过电压。
（二）低压配电线路的防雷措施
1.防直击雷
为提高配电网防直击雷水平，要从提高线路的耐雷水平入手，采用瓷横担或高一级的绝缘子。因配电线路点多、面宽、线长，采用避雷线或避雷针作直击保护是不经济的。而配电线路由于采用中性点不接地系统，档距也很小，因而导线容易形成三角形排列，此时，最上面的导线可起到避雷线的作用。所以，最好的办法是在最上方导线的绝缘子上，每隔一定距离装设一个接地的保护间隙。
2.防感应雷
针对配电线路的绝缘弱点，如个别金属杆塔、特别高的杆塔、个别铁横担、带拉线的杆塔和终端杆，应装设避雷器进行保护。低压线路应从变压器出口处安装低压避雷器或击穿保险器，同时做好接地，接地装置的接地电阻不应大于4Ω。中性点直接接地的低压电力网中的中性线应在电源点接地。低压配电线路，在干线和分支线终端处应重复接地，每年重复接地装置的接地电阻应不大于10Ω，对于较长的线路，重复接地应不少于3处。特别是为防止雷电波沿低压配电线路侵入用户，对于接户线上的绝缘子铁角应接地，接地电阻应小于30Ω，这一点对于一户一表改造工作尤其应引起重视。
3.电气设备保护
对配电线路上的所有电气设备，如配电变压器、断路器和隔离开关等，应根据其重要性分别采用不同的保护设备，如避雷器或保护间隙，力求做到台台设备有防雷保护，不存在遗漏点。
四、高压配电线路防雷措施
（一）配电线路防雷分析
1.线路防雷水平与电杆高度关系
当线路采用不同高度的电杆时，电杆高度越高，同样的击距下，闪络电流将越小。因此，要提高线路的防雷性能，在满足电网安全运行的条件下，应尽量选择高度小一些的电杆。
2.线路防雷水平与线路绝缘水平的关系
当线路分别采用不同等级的绝缘子时，线路绝缘水平越低，同样的击距下，闪络电流越小。因此，要提高线路的防雷水平，应加强线路的绝缘水平。
3.使用避雷器（有间隙或无间隙）
避雷器放电时可泄放雷电荷，且又很快能恢复绝缘，线路不会跳闸，这当然是很好的，但要保证泄放顺利，必须保证接地电阻尽可能小，目前无间隙MOA避雷器5KA下残压为50KV，相当于冲击电阻10Ω，若接地装置冲击电阻为5Ω，在5KA下地网电位为25KV，两者相加，则可达75KV，对P15绝缘子不构成闪络威胁，其裕度还不小，所以避雷器接地装置的工频接地电阻不得大于10Ω，尽可能降到5Ω左右为宜，为降低冲击系数，接地装置宜围绕杆（塔）敷设为闭合环形，并设1~2个垂直接地极。
（二）配电线路防雷措施
1.对于中性点不接地的高压配电线路，发生单相接地时，线路不会引起跳闸，因此说防止相间短路是线路防雷的基本原则。
2.架设避雷线。主要是防止雷电直击导线，此外，对雷电流有分流作用，减少流入杆塔的雷电流，使塔顶电位下降；对导线有耦合使用，降低雷击杆塔时绝缘子串上的电压；对导线有屏蔽作用，可降低导线上的感应电压。110kV及以上电压等级的线路一般要全线架设避雷线；
3.适当运用高压输电线路避雷器。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时，避雷器就加入分流，保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验，在雷击跳闸较频繁的高压输电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。
4.对于高压配电线路相互交叉和与较低电压线路、通讯线、闭路电视线交叉的线路，其交叉时上下导线间的垂直距离最小允许值应符合有关规程中规定的数值。如果工作距离较小空气间隙可能被雷电所击穿，使两条相互交叉的线路发生故障跳闸，并将引起线路继电保护的非选择性动作，从而可能扩大为系统事故。所以在线路交叉跨越地段的两端，有必要加装配合式保护间隙。
5.装设自动重合闸。由于雷击造成的闪络大多数能在跳闸后自行恢复绝缘性能，所以重合闸的成功率也较高，它是保证不中断供电的有效措施。
6.加强高压输电线路的绝缘水平。高压输电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比，加强零值绝缘子的检测，保证高压输电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。
7.在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段，可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大，并使流经杆塔的雷电流向两侧分流，从而提高高压送电线路的耐雷水平。
总之，配电线路运行的根本任务是保证配线线路的不间断供电，在运行中不发生停电跳闸事故。因此，克服周围环境和大自然变化的影响，加强的防雷措施，对于配电线路的安全运行有着重要的意义，

参考文献：
1. 横山茂、吴国良：《配电线路雷害对策》，中国电力出版社，2008年6月第1版。
2. 刘靖、刘明光等：《不同地形条件下架空配电线路的防雷分析》，《高电压技术》，2011年第4期。
3. 何观：《10kV配电线路防雷措施的改进》，《广东输电与变电技术》，2005年第4期。