配电线路防雷技术应用及措施探究

配电线路防雷技术应用及措施探究

发表时间：2019-06-03T15:39:09.307Z 来源：《电力设备》2019年第2期作者：王德银

[导读] 摘要：配电线路是电力系统中担任电能“搬运工”的重要组成部分，其运行稳定性和可靠性关系到经济社会生产生活的正常用电。

（广西电网有限责任公司钦州供电局广西壮族自治区钦州市 535000）

摘要：配电线路是电力系统中担任电能“搬运工”的重要组成部分，其运行稳定性和可靠性关系到经济社会生产生活的正常用电。据统计，配电线路由于受雷击引发的故障约占总事故类型的22%。为确保配电线路的正常运行，必须要深入分析故障原因，有针对性地研发防雷技术并采取相应的、科学防雷措施。

关键词：配电线路；防雷技术；措施

一、雷电对配电线路多种影响

绝大部分配电线路直接暴露在自然环境中，极容易受周围环境的影响，线路一旦出现故障，故障定位、分析、处理和恢复供电需要投入较大的人力和物力资源，给供电企业和用电单位带来损失。雷击作为诱发配电线路故障自然因素中的主要因素，其对线路影响是多方面的，必须要对这些影响加以深入研究才能更好地采用针对性强的技术防雷。

（1）冲击电压效应。雷击过程发生时，会释放出巨大的瞬时冲击电压，尽管这种强电信号在传播过程中会有损耗，但这样数量级的电压足以损坏配电线路中的仪器设备，导致电路短路、引燃可燃物，给电力系统带来不可估量的损失。

（2）电磁感应效应。迅速变化的雷击电场会在配电线周围产生强交变磁场，进而在导线中产生巨大的感应电动势和感应电流，如果线路的局部电阻过大就会发生顺电放电现象，成为火灾的诱发因素，也威胁着行人安全。

（3）能量效应。雷击发生时除了伴随有巨大的电流、电压外，还会在极短的时间内释放出大量的热，雷击点的发热量能够达到

500~200MJ，如果不加以控制会引发火灾。

（4）机械力的影响。

（5）对人的影响。雷击导致线路受损后还可能会影响到周围行人和住宅中居民的生命财产安全。

二、配电线路雷击事故机理

（一）雷击后导致建弧率升高

落雷击中配电线路后会电离绝缘子周围空气，击穿下路绝缘对地闪络，导致线路短路；由雷电产生的电流，其冲击闪络时间为微妙级别，变电站开关的动作响应时间约为40ms，所以雷击电流很少诱发线路跳闸。放电现象结束后，冲击闪络转化为工频续流，在满足一定的条件下相间不熄弧、建弧率高，这也是低电压配电线路中引起高雷击跳闸率的主要原因。

（二）绝缘体闪络

雷电产生的巨大电压和电磁感应产生的高电动势会使绝缘部分闪络，二相以上闪络发生时线路中会有短路电流通过，由于发生的太过迅速所以变电站来不及做出断线响应，受此影响的停电范围较大。当闪络发生在绝缘导线中时，工频续流电弧点是固定不动的，电阻丝的熔断时间也会降低，同样也在变电站的故障处理响应时间之外。

（三）架空绝缘导线故障

架空导线绝缘层会阻碍两相（或三相）闪络发生后产生的工频续流，最终导致绝缘层局部过热、断线。而裸导线的应用则由于断路器响应在工频续流熔断导线之前，故障率要比架空导线低。

三、配电线路防雷技术

日本于上世纪六十年代开始研究配电线路防雷方法和技术，研究初期通常采用架空地线、安装避雷器等措施。七十年代开始利用计算机对不同防雷方法做出评估，例如研究了避雷器、架空地线分别对感应电压的抑制效果，同时还研究了不同接地阻抗抑制感应雷电压的效果等。我国大多采用10kV配电线路，而且在低电压配电线路中大多使用架空绝缘导线，所以防雷击研究主要集中在架空绝缘导线的故障研究（如防雷断线等）。

（一）防架空导线受雷断线方法

防止架空绝缘导线在过电压、过电流作用下断线的解决方案分为“开源”和“节流”两大类。

“开源”类方案以疏导闪络后的工频续流电弧为核心，保护配电线路中的绝缘子和架空绝缘导线。首先可以在绝缘导线根处安装防弧线夹，将闪络发生后产生的工频电弧引流到线夹上，使绝缘导线免受电弧的危害。这种在绝缘子和绝缘导线接触部分安装特质金具的方式需要在其受雷击之后及时更换金具，应用场景有限。另外还可安装穿刺型防弧金具或JCF穿刺型防弧接地线夹。此类方案存在的问题有以下几点：①需要破坏绝缘导线中完好的绝缘层，外部灰尘、水汽等会渗入导线，对线路造成电化学腐蚀；②从干弧距离角度分析，放电间隙的距离要小于绝缘子，当线路受雷击产生过电压（过电流）时更易出现闪络。③不能妥善地解决线路受雷击断线问题；④每次受雷击后都需重复施工，劳动强度大。

“节流”类方案以降低雷击闪络概率为主要目标，通过在环形电极外串联间隙（或无间隙）金属氧化物避雷器来提升配电线路的耐高压能力，进而降低建弧率或组织工频起弧，从源头解决导线熔断问题。避雷器与导线间隔相连，干弧距离满足要求，同时由于避雷器的存在将闪络发生的概率降到最低，高等级雷击电流流过导线后其等效电阻发生变化从而截断工频续流。此类方案同样要破坏绝缘导线，而且不利于故障点的定位判断。

（二）雷击定位与故障处理系统

基于GPS和GIS建立高效率、高精准度的雷击定位系统，实时显示落雷时间、位置以及雷击的物理参数（回击次数、回击参数等），另外也可收集雷电产生的电磁信号并基于此分析、计算雷电发生时间和位置等信息。定位雷击后，通过通讯系统构建与故障研判处理系统之间的指令联系，及时处理线路故障。

四、配电线路防雷措施

雷电对配电线路的影响是多元化的，在研究相关技术之前首先要了解清楚其诱发机理，从理论研究出发提高配电线路的抗雷击能力。另一方面，及时对配电线路中出现故障的设备、绝缘导线等更新换代，特别是绝缘子的更换，要以提升线路绝缘子的机械强度和绝缘水平为准则，确保恶劣天气状况下线路的正常工作。以10kV配电线路绝缘子的选用为例，首先要考虑配网线路的地质环境条件，然后根据不同

的结构（柱式、悬式等）和功能（防雷、防污等）进行选择，从而充分确保配网安全。其次，利用先进的避雷器保护绝缘子和绝缘导线，辅之以架空线路的搭设，提高电力系统的平衡能力。

除此之外，还要加强线路巡检自动化仪器、故障在线监测等技术的研究，提高配网运维检修的智能化和自动化水平；加强对工作人员理论知识和实践技能的培训工作，加强对高负荷用电区域、高故障发生率区域的重点防护工作。

五、结语

配电线路的防雷要因地制宜，综合研究线路所在区域的地质条件，然后根据防雷评估结果选择线路避雷器、确定避雷器数量，并进行接地改造和加装接电线，同时结合GPS定位系统对受雷击线路进行准确定位并上传位置信息到控制平台，控制平台发出处理指令处理故障，至此完成雷击故障处理流程。积极研发、应用新技术，结合完善的故障处理流程，把故障引起的损失降到最低，为用户提供高质量电力服务。

参考文献

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[2]张华.抚顺地区配电线路的防雷对策及效果检验[D].华北电力大学,2016.

[3]刘彦生,王勇焕,张明,池利强.不对称绝缘在河南油田6/10kV线路防雷中的应用[J].电气技术,2012(09):106-107+110.