摘要：10KV架空导线遭受雷击导致线路发生永久性故障问题日趋严重，不但使线路跳闸率上升，降低了电网的可靠性，更会造成设备损坏，导线断线等问题。安装氧化锌避雷器是架空线路防雷其中一种重要措施，但其的保护范围比较小，不能完全满足架空线路防雷的需要。结合所在区域配电网的接线方式和特点，在10KV架空线路上采用新型防雷保护装置尤显迫切。放电间隙、多腔室吹弧保护器等都能起到一定的作用。本文主要探讨不同防雷装置对线路所起的作用，研究降低线路受雷害影响的方法。
关键词：避雷器；架空避雷线；防雷装置；放电间隙；防雷措施；消弧线圈
作为人们日常生活中的一项必要能源，电力供电的稳定性，将会对人们的衣食住行造成最直接的影响。10kV架空配电线路的网架复杂，线路沿线设备多、种类广，如果没有良好的防雷措施，容易导致架空线路遭受雷击的危害，严重时会对人们的生命安全造成影响。因此只有找到架空线防雷薄弱点，针对性制定有效的防雷措施，才能保证供电线路的安全运行。
一、雷电对架空线路的危害
作为一种自然现象，雷电产生的原因多种多样，并且存在着非常频繁的发生频率，笔者所在地区每年3月-9月是雷害严重季节，雷害对供电线路产生不小的影响。10KV架空线路由于受直击雷和感应雷的影响会产生很高的电压，导致线路出现过电压的情况。雷击过电压一般会比线路允许的电压高出很多，防雷措施缺失容易使雷电过电压在绝缘薄弱点发生绝缘击穿，并在高达数千安培的工频续流的作用下导致架空线路出现破损或者跳闸，严重时会损坏电力设备，引起不必要的安全事故。笔者所在区域2014年故障跳闸40起，其中雷害造成11起，占比27.5%；2015年故障跳闸30起，其中雷害造成4起，占比13.3%；2016年上半年故障24起，其中雷害造成3起，占比12.5%。雷击事件发生之后，不但会对人们的生产生活产生很大的影响，还会造成一定的经济损失，因此应该重视防雷工作。
二、10kV架空配电线路防雷原理
我们在对10kV架空配电线路开展防雷保护的过程中，主要采取疏导与堵塞两种措施。其中疏导式防雷方式可以允许10kV架空配电线路有一定的雷击跳闸率，以尽可能的减少雷击事故的发生。而10kV架空配电线路堵塞式防雷保护则主要是通过尽可能的提高10kV架空配电线路承受雷击的能力，从而最大限度的避免10kV架空配电线路在遭受雷击时发生故障，减少10kV架空配电线路的雷击跳闸率。在10kV架空配电线路防雷保护方式的选择上除需要考虑10kV架空配电线路所处环境、雷击强度以及其他一些因素外，还要根据防雷保护的技术与经济等多方面比较确定较为适宜的技术方案来实现对10kV架空配电线路的防雷保护。10KV架空线路上不同的防雷装置的效果和保护范围不一样，但其原理基本相同。在线路绝缘薄弱点附近安装防雷装置，在正常工作条件下防雷装置不承受持续工频续流，处于“休息”状态。当10KV线路遭受雷击时，架空线路上传输的雷电过电压超过一定数值时，防雷装置形成短路通道，雷击后的工频续流在防雷装置的作用下释放到线路允许的范围内，保护了线路和设备又避免了线路的跳闸。
三、10KV架空线路防雷措施
（一）防雷装置的种类
目前，针对10kV架空配电线路的防雷产品有多种，有垂直双向穿刺型防弧金具、金属氧化物避雷器、单双极放电间隙、多腔室吹弧保护器、架空避雷线等[1]。大部分10kV架空配电线路防雷装置的安装无需采用额外接地的措施以增强防雷效果，这是由于当10kV架空配电线路遭受雷击时，防雷装置将变为导通元件以实现对于10kV架空配电线路的保护。当防雷装置导通后，10kV架空配电线路所承受的电压主要为防雷装置两端的残存电压，从而可以最大限度的实现对于10kV架空配电线路的保护。
1、氧化锌避雷器
氧化锌避雷器是利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级），当过电压作用时电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。但氧化锌避雷器存在外部绝缘污闪，氧化锌阀片老化，阀值下降等问题，需要定期维护或更换。
2、放电间隙
在靠近线路绝缘薄弱点位置导线和接地端分别安装放电间隙两极，两者形成一个空气间隙。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当在架空线路上传输的雷电过电压超过一定数值时，空气间隙被超高电压击穿，在防雷装置的高压端和接地端之间引起闪络，形成短路通道，接续的工频电弧便在燃弧臂上燃烧，并将电压能量从导线上转移，由于雷电波的波头时间很短，雷电流波头过后，空气间隙放电会在工频电流过零点时自动熄灭。但其依靠的是自然灭弧，不能确保在线路保护动作前将电弧熄灭，不能保证线路不跳闸。
3、多腔室吹弧式保护器
雷击产生的过电压在导线和多腔室线路保护器之间产生一个大电弧，之后转化成大量小电弧，并由两个相邻电极之间的小灭弧室排出。在电弧释放过程中产生的高压气体将小电弧吹至周围空气中，从而把电弧熄灭，最大灭弧时间可少于10毫秒。其有释放能力强，保护范围广，免维护、预期运行寿命长的特点。
4、架空避雷线
避雷线又称架空地线，架设在杆塔顶部的金属导线，并接地良好，它能有效地将雷电的放电引入大地。架空避雷线在10kV架空配电线路的防雷保护中有所使用，可以使得10kV架空绝缘线路的抗雷击效果增强，能够使得架空绝缘线在遭受到雷击时不被雷击所损坏，具有投资小、安装简易、无需维护等的特点，与避雷针特点相似。避雷线还有电磁屏蔽作用，当线路附近雷云对地面放电时，可以降低在导线上引起的雷电感应过电压但是。避雷线的应用需要从10kV架空配电线路的周边环境入手进行充分、合理的考虑，确保防雷的有效性。
（二）防雷装置的选择
安装防雷装置的过程中，一般都是安装于10kV架空配电线路绝缘子的负荷侧，对于双向供电或是环网供电的架空绝缘线路则将防雷装置安装于供电方式的负荷侧 [2]。10kV架空配电线路防雷装置的安装位置应当安装在距离被保护的线路绝缘子附近并将防雷装置安装于10kV架空配电线路导线的正下方。可以通过在10kV架空配电线路的全线线路上的每根杆塔上都安装防雷装置来提高10kV架空配电线路的防雷水平，确保10kV架空配电线路中的绝缘子不被闪络击穿。
防雷装置的选择，除了要结合区域的网架结构，设备特点等因素外，还要结合当地雷害发生的特点，对线路以及设备的破坏情况等进行选型，还需要考虑经济性与经济效益，防雷装置的安装难度、使用寿命，防雷装置的保护范围及引起的线路跳闸情况等进行选择。氧化锌避雷器目前是性能比较稳定，性价比较高的防雷装置，适合安装的主设备如配变、开关、电缆终端等位置，起到较好的作用，但其也有保护范围小、自身故障等局限性和缺点。多腔室吹弧式保护器保护的范围比较大，而且寿命长，灭弧能力高，能在线路保护动作前释放雷电能量，但其价格较高，适宜安装在雷害频发地区。放电间隙的安装适宜沿线多杆安装，能起到大面积、长距离保护的作用，但其释放雷电能量的方式是通过击穿空气实现，在保护动作前不一定能完成，仍然会引起线路跳闸，但能降低线路和设备受雷击损坏的机会。
（三）经消弧线圈接地防雷措施
目前，电力系统是中性点不接地、中性点经消弧线圈接地以及中性点小电阻接地等方式。10kV架空配电线路出现单相闪络接地故障时，消弧线圈经过自动补偿故障相容性电流之后就会导致接地电弧出现熄灭，这样就能大大降低雷击线路的建弧率，这样就能保证10kV架空配电线路供电的稳定性。如果10kV架空配电线路出现的故障不是瞬间故障，这时候使用消弧线圈就会导致线路在有故障的情况下继续进行工作，这样就有可能导致线路出现短路情况的发生。因此应该根据线路选择不同的消弧线圈[3]。在线圈选择过程中，消弧线圈应该在配电线路中，在电缆混合线和架空裸线中，如果电缆线的长度较长，使用消弧线圈时应该对实际情况进行仔细考虑，消弧线圈的运行方式应该是小电阻接地，并且还要有零序保护进行搭配，这样才能顺利运行。只有正确选择消弧线圈，10kV架空配电线路的防雷保护才能做得更好。
四、结语
总而言之，10kV架空配电线路是电力系统的重要组成部分，有效防治雷害是降低配电架空线路发生瞬时故障的重要内容。10kV架空配电线路的安全运行与人们的生活息息相关，因地制宜做好配网的防雷规划，科学对比防雷措施的选择，不断提高线路防雷水平，将大幅度减少配网线路因雷击引起的故障跳闸，有效提高供电可靠性和安全用电水平。
参考文献
[1]苟晓强.浅谈架空输电线路的防雷措施[J]. 技术与市场，2016，08：58-59.
[2]孙向博，孔德龙，陆迪. 10kV配电线路防雷保护措施分析[J]. 通讯世界，2016，17：119.
[3]林忠远.浅谈10kV配电线路防雷现状和对策[J]. 科技创新与应用，2016，23：223.
论文作者:梁显光
论文发表刊物:《电力技术》2016年第9期
论文发表时间:2017/1/6
标签：防雷论文; 线路论文; 装置论文; 雷害论文; 过电压论文; 避雷器论文; 避雷线论文; 《电力技术》2016年第9期论文;