贺春茂 鲍成墩 陈蕴迪 周海峰
（国网苍南县供电公司 浙江 温州 325802）
摘要：本文通过对典型地形配电网雷击故障原因的分析,提出了针对不同地形采取的差异化防雷技术策略，并结合苍南配电线路走廊地貌、地质条件制定了多套具有不同特点的防雷改造优化方案，以减少配电设备雷击损坏率, 提高配电网供电可靠性，确保配电网的安全运行。
关键词：配电网，差异化,防雷，策略
一、引言
根据苍南配电网故障分类统计，2012年至2013年间苍南县雷暴日中同期发生配电线路跳闸的概率高达75%，且在雷电活动时，柱上断路器、瓷瓶、避雷器、配变、架空导线等设备遭到损坏占45%，雷击故障居高不下，对电网的安全可靠运行带来巨大挑战，严重危害了配电线路供电可靠性和电网安全。为解决这一长期困扰的配网运行难题，苍南县供电公司组织精干力量成立防雷技术课题组，主要针对全县丘陵山地、平原、沿江、近海等不同地形开展基于差异化的防雷措施研究、应用试点工作。
二、配电网防雷现状分析
苍南县陆域面积1261平方公里，山海相接，地形多样，以丘陵、山地为主约占65%。苍南雷害频繁，一年中雷暴日占比突出，且雷暴时间长、覆盖面广。防雷技术课题组通过对全县雷害数据进行专项监测，收集了不同地形雷电活动数据及配电网设备雷击损坏情况。从数据分析得出：苍南配电网雷害故障主要有跳闸、瓷瓶击穿、断线、配变烧毁、柱上开关烧毁等类型，尤其是线路跳闸、瓷瓶击穿、断线最多。其中线路雷击跳闸的原因主要是感应雷造成，而植被茂密的山地或处在山腰地段的配电设备最容易遭受感应雷，位于丘陵地形的柱上开关接地电阻较高，其遭雷击的概率也成倍提高。
而位于高地的配电设备（如瓷瓶、线路）最容易遭受直击雷，甚至引起断线。其中雷击导致的断线故障大多发生在绝缘架空导线，绝缘导线的雷击断线特性与裸导线的情况相比有明显的不同。在直击雷或感应雷作用于裸导线引起绝缘子闪络时，接续的工频短路电弧弧根在电磁力的作用下沿导线表面不断滑移，不会集中在某一点灼烧，因此不会严重烧伤导线；而绝缘导线则不同，雷电过电压引起绝缘子闪络并击穿导线绝缘层时，被击穿的绝缘层呈一针孔状，接续的工频短路电流电弧受周围绝缘的阻隔，弧根只能在针孔处燃烧，在极短的时间内导线就会被整齐的烧断。而绝缘导线施工过程中剥皮安装的地方，没有进行很好的绝缘恢复形成了积水的地方，也是容易受雷击断线的隐患点。
三、基于差异化防雷技术策略的应用
（一）在山区使用耦合地线提升配电线路耐雷水平
耦合地线一般在输电线路上使用，考虑到苍南山区地形中较多数线路存在大量的树木毛竹，以及在山腰地形地带，遭遇感应雷导致线路跳闸的概率极高，且往往没有形成故障点，给跳闸后故障查找带来巨大工作量。为解决这一难题，课题组提出在山区山腰地带和毛竹树木旺盛的通道架设耦合地线，即在最低导线下1米处架设耦合地线，使其与上方导线形成耦合作用，降低感应雷过电压提高耐雷水平。在苍南县的桥墩、矾山、马站、望里四个片区选择了8条10千伏线路进行施工安装，共计27个线段91档耦合地线。
（二）多种措施降低位于丘陵地带配网设备接地电阻
位于苍南县的桥墩、矾山、马站、钱库等区域较多地形的土质为砂砾石土质，土壤电阻率高。配变台区的接地电阻很大一部分超过50欧姆，最高甚至达到200欧姆，接地电阻偏高使配网设备的整体抗雷水平大幅降低。在以前，也曾实施了一些常规的防雷改善措施，如增
图1 耦合地线的安装
加接地极扩大接地体范围，在台区地下埋入碳，加入降阻剂等，但收效甚微。主要是因为土质存在大量砂砾石，本身土壤电阻率高、接地极与土壤接触面积小，无法将雷电流很好得导入大地。
针对这一土质特点，为降低土壤电阻率，一方面我们选用了一种铜覆钢接地体替换掉原来的普通镀锌角铁，其基体为钢材外表覆上99.9%纯度的无氧铜，导电率大幅提升，可达到40%以上，传输频率大于1.67MHZ，而且铜层与钢材进行原子级结合，在土壤中抗腐蚀性能极强，铜的流失率仅为0.0045MM/N。铜覆钢接地体的使用大幅提升了雷电流引入能力；另一方面我们在台区土壤中加入一种高渗透、树脂凝胶状的GEM型高分子配变台区降阻抗腐溶剂和埋入低电阻率M型配变台区降阻接地模块。由此在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻区域。低电阻率M型配变台区降阻接地模块以导电非金属材料为主接地材料，它由导电性、稳定性好的非金属材料、电解质、保湿吸湿剂和防腐金属电极芯组成。模块埋入土壤中后，与土壤紧密接触，大幅度地扩大了接地体的散流面积，有效地降低了接地电阻。通过这一措施共改善了65个配变台区和38台真空开关的接地电阻。
图2 施工现场
（三）采用新型防雷支柱绝缘子、金具减少断线和瓷瓶击穿故障
苍南县存在部分位于高海拔的配电设备，由于处于高海拔、高雷暴的山巅，瓷瓶击穿和雷击断线的故障每年都有发生。为解决这一问题，课题组在这些地方试点安装了326只新型带引弧棒的防雷支柱绝缘子以及防弧金具，提升瓷瓶绝缘性能，当遭受雷击时，引弧棒和上下金属脚之间放电，使续流工频电弧移动到引弧棒上烧灼，从而保护绝缘导线以及瓷瓶不受损伤。保护瓷瓶本体不被雷击。
（四）采用新型避雷器提高耐雷水平和故障巡视效率
目前，10kV线路避雷器普遍选用复合绝缘子材料的氧化锌避雷器，根据多年故障情况，该类避雷器防雷效果不是很理想，而且在击穿后外观只呈现细微小孔，给故障设备查找带来很大难度。为改变这一局面，我们在台区、柱上开关等地方试点安装了69组脱扣型避雷器，一旦受雷击击穿时或自身运行故障时，其脱扣部件将会迅速脱开，将故障本体与电网隔离，确保电网的正常运行。因故障后可形成明显的故障脱落，便于杆下发现，有效提高了避雷器故障查找效率。
针对苍南县平原区域的配电设备受包装、印刷等污染问题日渐突出，主要是导线、瓷瓶上积满棉絮，长此以往在悬式瓷瓶形成污秽积蓄，降低爬距，雷电天气极易造成闪络。为此，我们在望里镇、宜山镇等平原区域线路更换了近200只防污绝缘子。还安装30组线路避雷器，提高平原区域线路的耐雷水平。
（五）充分利用信息自动化手段提高雷击点的查找能力
苍南县山区线路占比较高，且多为线路长、支线多，通道地形存在水田、高山、丘陵、林区、河滩、居住区等，十分复杂。一旦发生雷击跳闸后，故障查找十分困难，使停电时间延长，桥墩、矾山、马站等山区区域尤为明显。每次发生故障跳闸，故障查找十分耗时且困难。配电线路在线监测系统建设后，有效解决了这一问题。通过在支线首基杆、树木毛竹通道两端、雷击故障高发线段等位置安装智能故障指示器，共计100组。在发生短路与接地故障时，可由故障指示器数据终端传回故障信息，后台系统研判后定位出故障线段，大大缩减了故障查找范围，有效提升了故障修复效率。
四、结论
10kV配电网防雷保护是一个系统工程,课题组通过长效分析机制，按照不同地段、不同雷区、不同设备及线路重要性因地制宜，采取差异化防雷技术策略，试点应用以来，位于山区、高海拔、平原的配电线路跳闸率较同期分别下降了72.4%、46%、45.8%，效果显著，得到了属地政府和人民群众的好评，树立了良好的供电企业形象，为进一步提升配电网防雷水平奠定的坚实基础(表1)。
表1
参考文献
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作者简介
贺春茂（1980年2月），工程师，主要研究方向为输配电网技术。
论文作者:贺春茂,鲍成墩,陈蕴迪,周海峰
论文发表刊物:《电力设备》2015年7期供稿
论文发表时间:2016/2/15
标签：故障论文; 防雷论文; 导线论文; 线路论文; 苍南县论文; 瓷瓶论文; 避雷器论文; 《电力设备》2015年7期供稿论文;