10kV配電架空線路避雷措施
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【摘 要】隨著我國經濟的快速提升，人們對電力使用需求的可靠性和穩定性要求變得越來越高。10kV配電線路以及設備出現故障不僅會給人們的生活帶來不便，同時也會給企業造成巨大的經濟損失，進而降低電力公司供電服務的水平。近些年來因為雷電所導致的電力事故層出不窮，在整個電力事故原因中占據很大的比例，所以要對10kV配電線路設置中的防雷工作進行探討，提出相應的防范保護策略。
【關鍵詞】10kV;架空線路;避雷措施
1雷擊對架空電力線路存在的主要危害形式
架空電力線路在受到雷擊作用時，會導致其內部出現絕緣閃絡，其主要被表現在兩個方面。首先，繞擊。這種形式主要是指其雷電在相線上進行直接作用，其遭受點擊的概率，在一般情況下都與雷電在架空電力線路上定向和先導發展具有一定聯系，如果其對應的迎面先導導線表現為向上發展，則在其遭受到雷擊作用后，就會導致繞擊損壞情況的出現。與此同時，其出現概率也與導線的數量、其分布形式和其臨近的路線情況等相關。其所在地勢的影響也相對較大，在一般情況下，其山區環境中的繞擊概率相對較高，甚至會達到平原地區的3倍左右。其次，反擊。反擊形式在電力架空線路方面也是常見的，在其對應的雷擊桿和塔頂上的避雷針或是避雷線在遭受到雷擊后，會促進其雷電流的產生，實現接地，導致桿塔的電位升高，并使其導線上產生感應過電壓。在這種情況下，促進其塔體電位和相導線感應電壓合成電位差升高，使其高過高壓送電線路絕緣閃絡電壓值，則會導致導線和桿塔之間出現閃絡情況，也就是反擊閃絡。
2加強10kv配電架空線路防雷技術的必要性
10kv架空線路的防雷技術的開發，首要要了解的是雷電是如何產生的。閃電是在氣流作用下在大氣層或大氣中發生的異質電荷的累積，導致某處被破壞。電荷中和會產生聲音，光線和電力的強烈物理現象。這種放電過程會產生強烈的閃電和響亮的聲音，這通常被稱為“電雷電”。基于常識和相關信息，發現有以下幾種類型的雷聲：直接雷擊、感應雷電和雷電入侵波。雷電流放電電流大，振幅高達數十至數百千安培。放電的時間極短，大約只有50～100us。波頭的陡峭陡度高達50kA/s，是一種高頻沖擊波。雷電感應所產生的電壓可高達300～500KV。放電時產生的溫度達到2000k。因此，當雷電流流過建筑物，例如配電網絡的10kv架空線路時，被擊打建筑物的間隙中的氣體被劇烈地擴展。水被完全蒸發，造成受損建筑物的損壞或破裂甚至毀壞，從而對人類和動物及設備造成傷害。可以看出，無論是哪一種雷電，對人員和配電網10kv架空線路的危害性都是巨大的。所以，保護配電網的10kv架空線路也至關重要，也就體現出配電網10kv架空線路防雷技術研究的必要性。
3分析10kV配電架空線路避雷措施
3.1架空避雷線
一些電力網絡尤其是10kV的電力線路架空配電線路多數處于較為空曠的位置，在雷電環境下很容易遭受雷。對于這部分架空線路的布設可以參考電線桿架設的方式，設置避雷線或是采用屏蔽保護的措施以降低線路中所產生的感應電壓。在完成防護設備的架設之后，雷電仍會繞過架空避雷線路對整條線路造成破壞。所以為了減少雷電對架空線路的破壞，我們需要降低雷電對邊架空線路的保護角。將其與線路之間的角度設定為<25°，除去終端桿之外，避雷線應當在每根架桿上進行一次接地連接，并確保線路電阻值<30Ω。避雷線應當設置為輻射形和是環形。但是這種方式在成本上投入過大，而且在遭受雷擊之后很容易形成反擊閃絡，引發電線熔斷問題。
3.2安裝避雷器
10kV配電線路安裝避雷器，當桿塔同導線之間存在的電位差大于避雷器電壓情況下，避雷器則會產生分流效果，避免絕緣子發生閃絡現象。雷擊跳閘現象發生概率較大的送電線路，應采取科學合理的選擇性安裝。線路避雷器通常包括無間隙型與帶串聯間隙型。①無間隙型。避雷器同導線之間采取直連，對電站型避雷器做出借鑒與延續，帶有穩定的吸收沖擊能量，運行與操作電壓情況下，無放電延時與串聯間隙不發生動作，避雷器自身不帶電，排除電器老化問題;串聯間隙上部與下部位置電極為垂直設置，放電特性無變化、分散性較小等特點。②帶串聯間隙型。避雷器同導線之間采取空間間隙進行有效連接，雷電電流出現則會承受工頻電壓產生的作用，可靠性良好運行期限較長等特點。帶串聯間隙型應用較為普遍，間隙存在的隔離效果，避雷器不需要考慮運行電壓與老化問題，故障問題對線路運行不產生影響。
3.3增強線路絕緣水平
電力線路的耐雷水平增強后，使得雷電不能輕易繞擊到導線上，以達到減少線路跳閘的效果。其具體做法比較直接，就是增多絕緣子的數量或是使用絕緣能力更強的絕緣子。這種防雷措施也是屬于“攔截型防雷”。但這種防雷措施也有其局限性，一是成本問題，增加或增強所有絕緣子都不是一筆小的開支，供電企業必然要綜合平衡講究投入產出比，計算投資成效;二是安裝和運維的便利性，絕緣子太長、太大或是太重，都會給線路的建設和運維帶來很大的不變，且會連帶影響到線路桿塔、金具、附件的選型和更換;三是絕緣防護能力的增強極限問題，畢竟雷電的電壓和電流都是極大的，而線路的絕緣水平又不可能無限增強，現實中沒有能夠防住所有雷電的絕緣子。
3.4減小線路保護角
為降低架空路線繞擊跳閘率，可采用減少保護角的方式。對于運行線路，減小保護角處理措施的可行性較差，尤其是位于山區的線路桿塔，在處理期間會受到塔頭結構設計等影響，無法全面降低保護角。此外，采用減少保護角處理措施還會增大經濟投資。因此，工程施工期間需合理選擇線路保護角，以確保線路運行的安全性和經濟性。
3.5優化改善接地裝置
維護架空線路期間，應注重優化改善接地裝置，以顯著降低雷擊跳閘率，尤其是環境惡劣地區。優化改善接地裝置的措施主要包括兩種。第一，降低接地電阻。線路的接地電阻即是線路桿塔的接地電阻，主要是在桿塔周邊地下用金屬導體布設接地電阻網絡，并通過金屬導體與桿塔的接地體連接。其作用是在雷擊時，將雷電流直接通過接地引下線（或其他金屬導體）引入接地電阻并隨之導入擴散到大地中，降低作用在絕緣子串上的電壓，以保持線路的耐雷水平。線路接地裝置由接地電阻、避雷線和桿塔共同組成的，只有通過接地電阻將雷電流順利的導入大地，這一整套的避雷裝置才能夠實現其避雷的功用。所以，當接地電阻阻值越低時，其導電入地的效果就越明顯，降低線路接地電阻可以有效提升線路防雷效果。這種防雷措施雖然是作用在“疏導”雷電流入地，但就其本質上的作用原理來看，還是屬于“攔截型防雷”。第二，增加耦合系數。按照雷擊閃絡反擊原理，可通過接地電阻和增加耦合系數等方式提高線路耐雷水平。為增加耦合系數，可使用增加耦合地線和布設架空地線等方式。然而在雷擊傷害期間存在穩態電磁感應和暫態行波過程，所以需使用桿塔接地射線方式改善接地裝置分布情況，以增加耦合系數。
4結束語
總而言之，為降低雷電災害事故產生，設計階段需對10kV配電線路途經地區的自然情況、地形條件、雷電現象、土壤電阻率等情況做出充分的了解與掌握，并按照已經架設10kV配電線路穩定運行的實際經驗等，采取對比的方式選取科學合理高效的防雷措施，增強10kV配電線路防雷能力。雷電是較為復雜且隨機性較高的自然現象，需電力各個部門進行緊密協作配合，避免雷電災害事故發生的頻發，提升10kV配電線路穩定運行的可靠性。
參考文獻：
[1]沈海濱，雷挺，賀子鳴，殷禹，康鵬，張搏宇，姚堯，齊小軍，閻國濤.10kV線路用多腔室間隙防雷裝置工頻續流遮斷能力選擇建議[J].電網技術，2019，4304：1480-1486.
（作者單位：呼和浩特供電局）
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