摘 要：本文以一种防雷负角保护装置作为研究对象，通过介绍其结构组成及工作原理阐明发明背景及应用前景。结合在沁水地区的应用情况，更好的诠释了其在配电线路防雷方面的作用及价值。
关键词：防雷 保护装置 发明 应用
电力设备的安全性直接关系着电网的正常运行，是电力系统正常运行的重要保障，稳定的电网运行是客户用电可靠性的基础。在电网运行中，有许多因素会危及到电网的正常运行，其中雷电对电力设备的损害性最大，所以在配电线路上做好防雷保护措施，减少因雷电而引起的跳闸次数，使雷电对配电线路的损害尽量减少到最低。我们通过在实践中不断的摸索和研究，自行发明了一种可用于配电线路的防雷设备，并将其应用到沁水地区。
1 背景
沁水地区在夏天雷雨多发季节中，因雷电原因造成线路跳闸的次数在全年线路跳闸次数中占很大比例。如何才能在雷雨季节中，有效地降低因雷雨原因导致的线路故障跳闸，是目前高低压线路设备运行保护的首要工作。
其中处在地势较高、雷击多发区和易发生雷击的地段的配电线路，多发生因雷电原因造成线路跳闸的情况。在现有技术中，常采用在地势较高、雷击多发区和易发生雷击的地段的电线杆塔上安装避雷器的方式。但是目前电网线路中，每增加一处避雷器，都要经常对此处进行故障隐患排查工作；且避雷器每历经一次成功的避雷后，其性能会对应大大降低，为了保证避雷工作正常进行，每年都要更换避雷器，大大增加了基层供电所对配电线路的巡检维护的工作量。鉴于上述技术的缺陷，需要提供一种防雷负角保护装置。
2 防雷负角保护装置的结构组成和工作原理
2.1结构组成
图① 防雷负角保护装置的结构示意图
其中图①中所示，1：引雷杆；2：引地线；3：连接杆；4：散雷杆；5：横担；6：电线；7：绝缘子；8：杆塔。
2.2 工作原理
如图①所示，电线杆塔8上设有横担5，在横担5上铺设有电线6，防雷负角保护装置的引雷杆1的一端与横担5固定连接，且与横担5倾斜设置，优选倾斜角度为100度左右；另一端的高度高于电线6的高度，使引雷杆1从电线6的位置伸出，可以在雷电天气起到吸引雷电的作用，从而使电线6或杆塔8避免被雷电击中。
横担5通过引地线2与接地装置连接，接地装置用于将雷电的电荷泄于地下，可以将引雷杆1上吸引的雷电电荷通过引地线2和接地装置被引入地下，从而使雷电的电荷被安全泄入大地中。其中，引地线2优选沿杆塔8设置，以减少输电路程，其一端与横担5的中部连接，另一端与接地装置连接。
引雷杆1的数量为两个，两个引雷杆1的一端分别与横担5的两端固定连接，具体地，引雷杆1由角钢制成，两根50×5×800mm的角钢分别与横担5的两端固定连接，且在角钢的长约100mm处设置有内角为100°左右的弯角，使其与横担5倾斜设置，弯角的顶端可以高于电线6，起到引雷的作用。由于横担5的两端分别固定连接有绝缘子7，为了更便于安装引雷杆1，优选地，将引雷杆1固定安装在绝缘子7和横担5之间，使电线6与引雷杆1之间通过绝缘子7绝缘，避免雷电的电荷进入电线6，导致供电中断或引发危险。
需要说明的是，引雷杆1的数量除了两个外，也可以为一个或多个，只要满足将其与横担5倾斜设置，且一端能够高于电线6的高度，使雷电天气下，引雷杆1可以吸引雷电，从而保护电线6不被雷电击中即可。
在接地装置上设有连接杆3，连接杆3的一端伸出地表，且用于与引地线2连接，另一端固定连接有多个散雷杆4。本实施例中，为了将引地线2可靠的固定连接在接地装置上，优选连接杆3通过螺钉与螺母的配合与引地线2固定连接，具体设置为该连接杆3由一根50×5×4500mm的扁钢制成，其一端伸出地表，且设置有安装通孔，通过螺钉和螺母的配合与引地线2的接地端固定连接，另一端深埋于地下约1米处，且固定连接有四个散雷杆4，四个散雷杆4均为63×6×800mm的角钢，且均匀的分别竖直深埋于地下，彼此通过连接杆3 连接，用于均匀的将雷电电荷泄入地下。
为了保证引雷和泄雷过程的高效性，上述的引雷杆1接地装置和引地线2的材质均为可导电材料，本实施例中优选为钢材。其中，接地装置中的连接杆3测试的接地电阻设置为小于10Ω，以防止电阻过大而导致雷电的电荷不能顺利泄入地下；引地线2的外部包覆有绝缘外皮，避免发生漏电现象或者路人误触引地线而发生危险。
这种防雷负角保护装置在雷雨天气中，伸出的引雷杆1将雷电的电荷通过横担5引入引地线2中，引地线2将电荷引入接地装置，然后均匀的泄入地下；引雷杆1由于安装在绝缘子7和横担5之间，可以通过绝缘子7保护电线6不受雷电电荷的影响。因此，在杆塔8上加装该防雷负角保护装置的成本较安装避雷器低，且可持续长久的使用，维护次数少。
需要说明的是，此种防雷负角保护装置优选安装在雷击多发区和易发生雷击的地段，且优选安装在造成线路跳闸次数较多的10kV线路上，使其成本较低，维护更换次数少，安装方便的特点可以得到最大应用。
3 防雷负角保护装置在沁水地区应用
该装置已于2014年6月申请专利，并在同年12获国家专利局授权实用新型专利。我们将试点选 在沁水龙港供电所，并在其管辖的10kV配电线路中，选取了近两年因雷电原因造成线路跳闸次数较多的10kV线路进线安装试用。目前安装的线路有10kV张村554线、10kV王寨555线、10kV杏峪559线等线路，并在地势较高、雷击多发区和易发生雷击的地段重点安装。
通过2015年5月至10月的试用证明：安装前，三条10kV线路因雷电原因跳闸高达16次。安装后，三条线路因雷电原因跳闸下降到4次，而今年的雷雨天气较去年多，取得了预定的目标，有效提高了线路的正常运行水平。
4 结论
这种新型的防雷负角保护装置是通过引雷杆吸引雷电，然后将雷电的电荷一直引入地下，从而保护电线或杆塔，使其减少被雷电击中的次数，进而有效避免供电中断或发生危险。在实际应用中，该装置结构简单，安装方便，且一次安装后无需经常检查更换设备，具有很高的重复使用率。针对基层供电所管辖配电线路巡检及维护方面经费有限，且人员较少的现状，可以结合地区雷电分布情况在10kV配电线路上进行推广应用。
参考文献:
[1]陈明月， 架空电力线路的防雷保护，《农村电工》，2006
[2]黄金泉，架空电力线路受到雷击分析及防控措施，《中国高新技术企业》，2013
论文作者:董沁芳,王沁勇,郝伟强,郭宁
论文发表刊物:《科技中国》2018年2期
论文发表时间:2018/7/18
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