10kV架空线路雷击跳闸原因与防雷措施探讨

论文导读：，易受到雷电危害。据一些统计文献资料表明，雷击架空线路跳闸事故是10kV架空线路常见故障，其占配电网故障比例一直居高不下，约80%以上的故障是由于雷击危害引起。架空线路雷击危害常发生在配电变压器、柱上断路器以及隔离开关等设备处，也时常引起架空线路绝缘子发生闪络，在很大程度上影响了配电网供电可靠性和供电公司电网运营
摘要：10kV架空线路雷击危害事故频繁发生，严重威胁到10kV配电网供电的安全性、可靠性和经济性，直接影响到广大人民群众的正常生产、生活用电。结合经验，对10kV架空线路运行时发生雷击危害的主要原因进行归纳总结，分析探讨了10kV架空线路的雷电综合防护措施，具有非常重要的工程实践应用意义。
关键词：10kV架空线路；雷击危害；防雷保护
作者简介：边文明（1982-），男，江西抚州人，中铁二十四局集团上海电务电化有限公司电务工程分公司，工程师。（上海?210071）
1007-0079（2012）27-0140-01
10kV属于中压配电网络，是我国城市主干配电网络。由于受当时技术水平和综合投资资金等因素的制约，10kV网络在当时规划建设过程中，其网状结构和配电网绝缘水平普遍偏低，尤其是在环境较为复杂地区，易受到雷电危害。据一些统计文献资料表明，雷击架空线路跳闸事故是10kV架空线路常见故障，其占配电网故障比例一直居高不下，约80%以上的故障是由于雷击危害引起。架空线路雷击危害常发生在配电变压器、柱上断路器以及隔离开关等设备处，也时常引起架空线路绝缘子发生闪络，在很大程度上影响了配电网供电可靠性和供电公司电网运营经济效益。

一、10kV架空线路雷击跳闸事故发生原因分析

1.绝缘水平不匹配引起跳闸事故

10kV架空线路绝缘水平与电气设备绝缘水平之间存在不配合问题，是导致配电网发生雷击跳闸事故的主要原因之一。10kV架空线路由于受当时建设制造水平、设计方案以及后期运行维护措施等因素的影响，很多线路在耐张杆塔上直接采用两片LXY1-70型玻璃绝缘子串，而其跳源于：本科毕业论文www.7ctime.com
线绝缘子则采用SC-210型瓷瓶。另外，架空线路配电变压器高压侧及电缆入地端则仅采用单组阀式避雷器进行雷击防护。而从大量雷电冲击试验数据可知，两片LXY1-70型玻璃绝缘子的U50%冲击放电电压高达195.85kV，而SC-210型支柱式瓷瓶绝缘子其U50%冲击闪络电压大约为255.73kV。但根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》行业标准相关技术要求：10kV配电变压器全波冲击耐压在75kV左右，这样就会导致绝缘子绝缘水平与线路不匹配，加上避雷器泄流能力有限，导致一部分雷电过电压仍能侵入到配电电气设备及电缆线路侧，进而导致线路发生跳闸事故。

2.感应过电压引起跳闸事故

10kV架空线路大多位于城市郊区，线路杆塔周围存在大量水塘、水田。由于水的电导率要远大于周围土壤电导率，这样就容易导致架空线路在遭受雷击过程中产生较大的感应雷过电压，进而引起线路发生跳闸事故。

3.避雷器防雷性能质量降低引起跳闸事故

目前，一些10kV架空线路中依然还存在使用老式阀型避雷器的问题。由于阀型避雷器已经运行较长岁月，其密封已经受到破坏而受潮，运行相电压时其电晕效应相当严重，进而在避雷器内部产生硝酸盐等化合物，致使气体中的氧和氮大量减少，导致避雷器气压降低，工频放电电压也大大下降。另外，污秽等除了会引起避雷器放电电压降低外，还能使避雷器灭弧性能降低，严重时还可能切断不了续流进而引发避雷器发生爆炸。

4.接地引下线存在问题引起跳闸事故

接地引下线作为配电设备与配电网接地体间的连接体，其质量水平的高低对配电设备接地防雷性能的正常高效发挥非常重要。10kV架空线路接地引下线连接不规范、不合理，也是引起配电网雷击跳闸事故的主要原因之一。

二、10kV架空线路综合防雷措施

根据DL/T620-19977《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》行业标准相关技术要求，我国内陆绝大部分地区的雷电流幅值大于100kA的概率仅为7.3%，也就是说除当地地质、气象条件较为特殊的地区外，其余内陆地区在进行架空线路防雷措施研究时，更多应考虑幅值小于100 kA雷电流对架空线路的雷击破坏影响。结合多年10kV架空线路运行维护实际工作经验，笔者认为可以从优选线路氧化锌避雷器、架设耦合地线、装置自动重合闸保护装置等多个方面进行雷电危害的综合防护，以提高10kV架空线路运行的稳定性、可靠性和经济性。

1.优选线路氧化锌避雷器

在10kV架空线路上安装氧化锌避雷器来防护雷电过电压，是国际上广泛推广应用的防雷措施之一。在架空线路上安装氧化锌避雷器后，一旦出现雷击架空线路杆塔时，雷电流将会被分流，一部分雷电流经过杆塔接地体直接泄入大地中；而雷电流中超过允许值的另一部分，则可以通过避雷器进行分流，大部分雷电流可以通过线路避雷器分流到导线上，传播到邻近的杆塔接地体中泄入到大地，这样就可以减少雷击跳闸事故。10kV架空线路装设线路氧化锌避雷器前后的电压变化曲线，如图1和图2所示。
从图1和图2可知，加装线路氧化锌避雷器时，大部分雷电流可以通过避雷器有效流入到大地中，线路电压波动范围不大；而没有加装氧化锌避雷器时，线路雷电流不能有效泄入大地，进而导致线路电压剧烈波动，最高可到270kV左右。可见加装线路氧化锌避雷器后，所取得的防雷效果十分明显。另外，采取线路避雷器与绝缘子并联的防护体系，具有良好钳位作用，即避雷器的残压低于绝缘子串50%放电电压，这样即使雷电流增大引起避雷器残压增加，线路绝缘子也不会发生闪络事故。

2.架设耦合地线

10kV架空线路杆塔高度通常较低，由于直击雷引起10kV架空线路发生跳闸事故的几率较小，约有90%的雷击跳闸事故是由线路感应过电压引起。因此，在对10kV架空线路进行雷击防护时，其侧重点应充分放在考虑感应雷过电压防护方面。在架空线路容易发生感应雷过电压事故的区域，架设耦合地线，利用耦合地线的电磁屏蔽作用来降低架空线路上的感应过电压水平。

3.安装可调式防雷保护间隙

从大量工程实践经验可知，防范10kV架空线路雷击断线事故的重要理念就是“堵塞”和“疏导”。在10kV架空线路易落雷点部位安装穿刺型可调式保护间隙，整定保护间隙放电电压为线路绝缘子的50%～冲击放电电压的90%，这样就可以使论文导读：装置，可以在瞬时雷击跳闸事故后恢复供电，有效降低10kV架空线路的雷击跳闸率。6.加大架空线路的巡视、分析、判断和处理力度对于10kV中的重点线路、易受雷击的线路段等部位，应定期测量避雷器处于U1ma和0.75U1ma工况下的泄漏电流值，及时发现存在问题的避雷器并更换；引进先进的在线监测技术，动态评估架空线路中使用的各
得保护间隙先于绝缘子放电，达到“堵塞”和“疏导”效果。这是按照先“堵塞”后“疏导”原理进行雷电防护，也就是利用保护间隙限制雷击过电压的幅值，进而可以抑制雷击闪络后的工频续流起弧效应，避免10kV架空线路发生过流烧损断线事故。

4.安装自动跟踪补偿消弧装置

要认真计算10kV架空线路的电容电流，如其电容电流大于10A，则应考虑安装自动跟踪补偿消弧装置，这样可以有效降低10kV架空线路的建弧率，进而可以提高架空线路的供电可靠性。目前，工程上使用的自动跟踪补偿消弧装置，通过补偿后可以将残流有效控制在5A以下，这为雷电流过后线路自身可靠熄弧营造了一个非常良好的环境。

5.装设自动重合闸保护装置

由于10kV架空线路的绝缘具有自恢复性能，加上很多雷击事故是短时故障，其在一定时间内可以自动消除。因此，在架空线路保护装置中加装自动重合闸保护装置，可以在瞬时雷击跳闸事故后恢复供电，有效降低10kV架空线路的雷击跳闸率。

6.加大架空线路的巡视、分析、判断和处理力度

对于10kV中的重点线路、易受雷击的线路段等部位，应定期测量避雷器处于U1ma和0.75U1ma工况下的泄漏电流值，及时发现存在问题的避雷器并更换；引进先进的在线监测技术，动态评估架空线路中使用的各种避雷器性能质量水平；要加强避雷器安装前的质量缺陷检测工作，优选性能优选的线路避雷器来提高架空线路的综合防雷水平。
三、结束语
10kV架空线路是城市配电网中的重要组成部分，其存在分布范围广、分支线路多、绝缘水平参差不齐等问题。在10kV线路跳闸故障中，由于雷击引起的跳闸事故约占80%，因此，必须引起高度重视。通过优选线路氧化锌避雷器、架设耦合地线、安装可调式防雷保护间隙、安装自动跟踪补偿消弧装置、装设自动重合闸保护装置等技术措施，有效提高10kV架空线路的综合耐雷水平，确保架空线路的供电安全可靠性。
参考文献：
陈中明.配电网架空线路感应雷过电压产生机理与防护[J].广东电力,
2008,21(5):19-22.
李凡,施围.线路型避雷器的绝缘配合[J].高电压技术,2005,(8):
15-20.
（责任编辑：刘辉）