基于海拔因素的中压配电网线路防雷方案研究

基于海拔因素的中压配电网线路防雷方案研究

陶帝财

广东电网有限责任公司惠州惠东供电局广东省惠州市516300

摘要：在配电网线路的设计工作中，在步骤上相对比较的繁琐，并且给予海拔因素的影响下，配电网在遇到雷电天气的时候，经常会受到比较严重的干扰，严重还会对配电线路产生中断的事故。本文就针对海拔因素的中压配电网线路防雷方案进行了分析和研究。

关键词：海拔因素；配电网；防雷方案

随着城市经济的发展，电力系统规模日益扩大，在国民经济中的地位也越来越重要。随着用户的增多，用电量的提高，中压配电网的重要性也与日俱增。但是，与高压配电网相比，中压配电网防雷抗灾等方面仍未受到足够的重视，目前国内关于中压配电网防雷抗灾方面的研究成果鲜有报道，而且大多数停留在定性研究阶段。目前，城市电网规划导则中，并没有提出一套完整的防雷抗灾规划方案，因此一些供电部门往往忽略中压配电网防雷抗灾的必要性，导致现有中压配电网线路的防雷措施缺乏科学依据。一些处于空旷区域中的农网线路甚至没有装设防雷措施。据统计，2010年某县中压配电网线路雷击故障次数高达13次.断线4次，击毁5台配变。由此可见，雷电对中压配电网安全稳定运行的影响已经不容忽视。对雷灾频发区的某市中压配电网线路2009-2011年受雷灾影响情况调查发现，线路雷击故障率不仅与地闪密度相关，还受线路所处地的海拔因素的影响。在地闪密度相同的情况下，地势越高，线路雷击故障率越高。然而目前有关线路雷灾研究中，并未计及海拔因素的影响，往往导致研究结果与实际相差较大。本文提出了考虑海拔因素影响的地闪密度修正系数，并在此基础上提出一套中压配电网防雷方案。

1.配电网中的设备产生雷击事故的具体分类

1.1柱上开关受到雷击

调查发现，在我国的配网线路中，柱上开关在绝缘方面比较薄弱。部分柱上开关只在单侧部位设置了避雷设备，甚至尚未安装配套的避雷设备，这一现状已经难以满足当前的防雷需求。目前，线路联络开关以及分段开关使用广泛，联络开关通常情况下会处于断开形式，当分段开关处于跳闸状态时也是分段形式，如果断路设备的一侧线路产生雷击事故，雷电波便会沿线路进行传播，传播到刀闸断开或者开关处，若此时没有避雷设备进行泄流，将会使雷电波发生全反射，并生成过电压，最终导致开关损坏。

1.2变压设备受到雷击

变压设备遭受雷击损坏的主要引发因素包括：直接侵入雷电波；经逆向、正向对过电压进行变换，击穿配电变压设备的绝缘部位，产生火灾及爆炸事故。其中，防止配电变压设备产生雷击事故的关键一点是避免过电压变化和减少主绝缘部位的附加电压。因雷击产生导线断线，断线主要体现为：绝缘导线部位产生电弧难以正常流动或者不流动，产生聚集性燃烧；直击雷引发导线断线。

1.3避雷设备受到雷击

根据国家规定：方波为2ms时，应保证耐受冲击的电流≥400A，近年来，在控制成本的影响下，厂家生产的避雷设备的通流能力不断下降，难以充分发挥避雷的作用。电缆头受到雷击，当架空线路受到雷电产生的过电压影响时，雷电波会沿着架空线路直接侵入到相应的电缆线路中，电缆头比较容易引发故障，进而很容易被击穿。

1.4隔离刀闸、绝缘子受到雷击

因当前的配电线路中对正处于运行状态中隔离刀闸、绝缘子缺乏监测，轮修、轮换制度不完善等，导致线路中老化或者质量不达标的隔离刀闸、绝缘子，在遭受过电压时，便会出现绝缘子被击穿甚至引发过热爆炸，或者致使隔离刀闸烧毁。

2.配电网防雷策略分析

2.1线路防雷技术

（1）防雷改造。基于防雷技术的应用，实施线路防雷综合改造，尤其是雷电率较高地区的线路。在进行防雷改在前，需要保证待改造线路已经连续积累3~5年雷击跳闸数据，并要进行现场调查分析来确定造成线路跳闸高的主要原因。而对于已经改造后的线路，还需要做好跟踪分析，对1~5年内运行数据进行研究，确定改造效果是否明显。

（2）防雷设计。很多城市正处于发展中阶段，想要保证线路走廊选择的合理性具有一定难度。一般对于新建线路来说常处于山地或者空旷地带，很容易遭受雷击影响，为提高防雷效果，需要提高防雷设计标准。对于部分配电线路防雷设计后，通过继电保护与重合闸，在线路故障后能够及时切除故障确保送电正常，以免长时间大面积停电。

2.2断线保护技术

配电线路建设中大多选择用架空绝缘导线，具有较高的绝缘水水平，这样在等进行防雷研究时，就需要重点针对绝缘断线事故进行分析。雷电灾害发生后过电压会产生闪络，具有非常大的雷电流，但是一般持续时间不长，会对架空绝缘导线产生击穿点。但是出现闪络后，会沿着雷击通道引起工频续流，电弧热量短时间内急剧增加，高温弧根停留在绝缘层击穿点进行放电，当该点温度超过一定限度后就会造成导线被熔断而出现断线事故。针对此种情况，在进行防雷设计时，可将设置防弧金具，如防弧线夹高压放电电极能够在导线熔断前对绝缘子钢脚进行放电，来避免导线断线。并且防弧线夹与绝缘子钢脚空气间隙可以有效避免工频电弧续流，以免在雷击发生时部分瞬时故障转变为永久性故障，来提高重合闸成功率。

3.防雷过电技术

3.1避雷线

对配电网线路设置接地单避雷线，受避雷线保护，可以降低雷击产生的过电压，降低对线路造成损害。对于室外空旷地带同杆架设避雷线对配电架空绝缘线路来进行屏蔽保护，导线上感应电压可以降低（1-k）倍。其中，k表示避雷线与导线间耦合系数*冲击系数。其中，在选择用安装避雷线来进行防雷时，需要重点控制好避雷线与对边导线保护角大小，一般66kV以下架空线路地线保护角度应控制在20~30°，而对于山区环境，单根底线杆塔应选择设计为25°。另外，对于雷害严重的地区，设计时可以设置为零度或者负保护角，同时也可以根据实际情况来增设其他防雷装置，来提高防雷保护效果。

3.2避雷器

为避免雷击塔顶与避雷线绝缘发生闪络，防雷设计时可以适当的降低接地电阻，并就杆塔增设线路避雷器。配电网建设经常会经过部分地域，因为地形地势等环境很容易发生雷电灾害，在防雷设计时，除了度接地装置进行改装，以及合理控制地线保护角以外，还可以设置线路避雷器，降低线路雷击跳闸率。其中，在对配电网安装线路避雷器时，需要对当地环境进行综合分析，选择多雷地区发电厂、变电站进线端以及接地电阻较大杆塔为对象。对于山区环境，应选择线路杆塔接地电阻过大，以及容易发生闪络，同时改装接地电阻困的杆塔为对象，提高防雷保护技术实施的经济性。对配电网安装线路避雷器，可以有效提高线路耐雷性能，降低雷击影响产生的跳闸故障发生率，尤其是对于防治易击段杆塔线路绝缘子雷击闪络作用十分明显。将避雷器安装在配电网线路中，来对绝缘子进行有效保护，同时可以避免雷电侵入进入到变电站，以免线路开关受到多重雷击影响。

3.3工频电场

在配电网导线发生雷电冲击闪络时，应尽量降低因为雷电冲击闪络影响转变为稳定电力电弧的几率，来达到降低雷击跳闸次数的目的，必须要降低线路上工频电场强度。配电网一般为架空线路建设方式，在单相接地故障电容电流10kV不超过20A时，应选择用不接地设计方式。

4.结束语

通过本文对海拔因素的中压配电网线路防雷方案研究和分析，从中可以总结出为提升防雷质量，相关单位在选择和制定防雷方案时，须综合考虑和分析线路的导线类型、地形地貌情况、土壤具有的电阻率情况、线路穿行区域范围的雷电活动规律等多方面的因素，充分保证配电网络的供电稳定性和安全性。

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