东莞供电局 523000
摘 要：针对配电线路雷击跳闸问题，分析指出引起配电线路闪络的主要原因是雷电感应过电压。文中对配电线路雷电感应过电压产生机理进行了探讨，指出静电感应分量是配电线路雷电感应过电压的主要构成部分，并分析了雷电感应过电压的危害。
关键词：配电线路；耐雷水平；配电设备；雷击过电压；接地电阻
0 引言
雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象，不仅能造成人员伤亡，还能使建筑物起火、击毁，对于运行中的电力设备造成的破坏往往是毁灭性的。而且雷电是年年重复发生的自然现象，因此雷电灾害势必对电力的稳定发展和可靠供电造成一定的负面影响。
1某地区配电线路基本情况
该地区配电线路多数处于郊区农田旷野之中，相较于市区的城网线路，配电线路基本上不存在高大建筑物的防雷保护，每年遭受雷击的情况较为严重。因此，该地区的配电线路防雷状况研究对于城市地区而言是具有代表性的。
主要有架空线路与电缆线路两种形式，架空线路又分为架空绝缘导线与架空裸导线两种。其中电缆线路铺设在地表以下，感应雷过电压对其影响不大，因此引起的故障情况不多，感应雷过电压主要是对架空线路造成影响。同时，随着线路绝缘化率的不断提高，目前的防雷工作主要集中于绝缘线路的防雷。
现有配电线路共计57条，总长度为370.9千米，其中绝缘导线86.37千米，绝缘化率为23.29%。杆塔共2441基；变压器共1156台，总容量为493821KVA；室外断路器38台；室外负荷开关40台；杆上避雷器83套。
2架空绝缘导线雷击断线问题分析
架空绝缘导线是介于裸导线与电缆线路之间的配电线路。与裸导线相比，它能有效地降低“线树矛盾”引起的停电事故；与电缆相比，它可避免道路开挖，投资少；且架空绝缘导线的绝缘水平较架空裸导线高，在雷电过电压情况下能减小发生闪络的机率。基于上述优点，近年来，该地区的配电线路开始大量应用架空绝缘导线。但是，随着配电网绝缘化工作的深入开展，雷击断线问题日益突出。
2.1绝缘导线雷击断线机理
雷电过电压闪络时，瞬时的电弧电流很大，时间很短，仅在架空绝缘导线上形成击穿孔，不会烧断导线。当发生雷电过电压闪络，特别是在两相或三相（不一定在同一电杆上）之间发生闪络而形成金属性短路通道时会引起数千安培工频续流，电弧能量将剧增。此时，由于架空绝缘导线绝缘层阻碍电弧在其表面滑移，高温弧根被固定在绝缘层的击穿点灼烧。而对于裸导线，电弧在电磁力的作用下，高温弧根沿导线表面不断滑移，不会集中在某一点烧灼，因此不会严重烧伤导线。这样，通常在工频续流烧断导线或损坏绝缘子之前就会引起断路器动作，切断电弧。这也是裸导线的断线故障率明显低于架空绝缘导线的原因。
2.2绝缘导线防雷装置问题
该地区开始绝缘化改造之处，为有效防止断线，在直线装置使用了穿刺型防弧金具。该装置由高压电极、低压电极和绝缘罩三部分组成。如图2-1所示其防雷原理为：将该金具安装在线路绝缘子附近的绝缘导线上，当雷电过电压超过一定数值时，在防弧金具的高压电极和低压电极之间引起闪络，形成短路通道，接续的工频电弧便在防弧金具上燃烧，以保护导线免于烧伤。
.png)
图2-1
在试验阶段和使用初期，防弧金具确实能够有效减少雷击造成绝缘导线断线率，但是随着运行时间推移，其存在的问题逐渐显现，主要存在以下方面。
①施工结束后很难对有关施工质量进行比较直观的验收，若安装不妥，出线如穿刺不到位（从已发生的故障分析穿刺基本均没有到位），放电间隙未达标（PS-15绝缘子要求是250±10mm）等情况将为线路的安全运行留下较大隐患。
②电杆在运行中受外部影响后发生偏移，金具随着导线的摆动等也会发生位置变化，容易引发线路故障或起不到防雷效果。同时，在外力影响、单相断线等情况下金具位移后，抢修需要用大量的时间调整金具位置而且效果不是很好。从精益生产的角度考虑，此类情况将大大延长配电线路故障巡视及抢修处理的时间，影响供电可靠性。
3架空绝缘导线雷击防断线措施
3.1绝缘导线直线部分防雷措施
.png)
图3-1防雷支柱绝缘子结构图
我们对于防雷绝缘子进行了新的研究和改进。在原有支柱式绝缘子的外观基础上，使用了PSL式防雷支柱绝缘子。
通过运行发现，该地区所有安装防雷绝缘子的绝缘导线，在雷击中发生过多次绝缘子受损现象，但是均未断线，说明此绝缘子有效地防止了雷击断线的情况。
同时，安装防雷绝缘子的配电线路跳闸重合成功率稳步上升，与整体架空线路雷击跳闸重合成功率相近。因此，在配电线路绝缘改造中加装防雷绝缘子将能有效做到绝缘导线遭受雷击防止断线。
3.2绝缘导线耐张部分防雷措施
雷绝缘子在防雷击断线上是切实可行的。因此在耐张装置上可以参考防雷绝缘子设计原理和工艺，同时充分考虑耐张杆处防雷绝缘子的特殊要求，如额定拉伸破坏负荷等参数。
4采用合适的中性点运行方式降低配电线路雷击建弧率
4.1采用消弧线圈补偿工频续流使之小于消弧临界值
在配电线路中选用中性点经消弧线圈接地的中性点运行方式，能自动补偿配电网单相接地电流促使接地电弧熄灭，自动补偿消弧装置能实时在线对配电网电容电流进行测量，自动补偿电流，能使补偿后的残流控制在一定范围之内，使之小于熄弧零临界值，（经试验统计配电网的熄弧零临界值为11.4A）便于接地电弧的熄灭，有效的降低了电弧故障建弧率，使配电线路的供电可靠性大幅度的提高。
因为自动跟踪补偿消弧装置在配电线路中实施在线运行，这就要求自动跟踪补偿消弧装置本身具有比较高的安全可靠性，能根据配电网的运行情况进行自动调整，最多出力应保证在电网发生单相接地故障时。由于配电网的运行方式需要经常根据现场情况发生变化，比如说一些线路需要从一个分段切换到另一个分段进行运行，有时候需要把某些线路从某座变电站转移到另一座变电站运行，这就要求自动跟踪补偿消弧装置的补偿电流有较宽的可调范围，以满足
Id≤Iδ
式中Id ----配电网经消弧线圈补偿后的残流，A；
Iδ ----熄弧临界值，10kV配电网为11.4A。
这要求在选用自动跟踪补偿消弧装置之前要对变电站分段运行方式及运行方式进行很好的分析和计算，特别是要确定自动消弧装置安装点的电网电容电流最大值和最小值进行了解，使之都在自动跟踪补偿消弧装置的可调补偿范围之内，若没有处理好上述问题，使自动跟踪补偿消弧装置的起调点高于或者低于配电线路的电容电流，满足不了运行时合理控制残流的需要而使消弧线圈不能投运，因此，在选择自动跟踪消弧装置时，应选择补偿电流可调范围大，调整平滑或者调整阶梯小的消弧装置。
4.2通过消弧线圈治理雷电过电压引起内过电压
对于雷电过电压引起的配电网的弧光接地过电压和铁磁谐振过电压进行治理，经大量的研究和实际运行经验证明，对电容电电流超过10A的配电网安装自动跟踪补偿消弧装置，由于自动跟踪补偿消弧装置始终把残流控制在10A以下，有利于接地电弧的可靠熄灭，因而配电网安装自动跟踪补偿消弧装置后基本上控制了弧光接地过电压的发生。另外，由于自动跟踪补偿消弧装置能降低配电网的故障建弧率，因而也具有很好的防雷功能，例如配电线路绝缘子在雷击时闪络，由于雷电流时间极其短，只是微秒级，绝缘子在雷电流过后恢复绝缘并不影响电网的运行，造成线路持续接地短路的是雷电流过后的工频续流，而工频续流也就是电网的电容电流，如自动跟踪消弧装置把残流控制在10A以下，在雷电流过后的第一个周波就能可靠熄弧，也就是说闪络点建立不起来持续的接地电弧，线路能马上恢复正常运行。消弧线圈的另一主要功能是能消除铁磁谐振过电压，因为在零序回路中消弧线圈的感抗和电压互感器的励磁阻抗是并联的关系，而消弧线圈的感抗要比电磁或电压互感器的励磁电抗小得多（相差几个数量级），这样电磁式电压互感器的励磁电抗就被消弧线圈的感抗所制约，电网中因电磁式电压互感器的磁饱和引起的三相不平衡也就产生不了铁磁谐振过电压，其消谐效果优于任何形式的消谐器。根据我们的研究和配电网的运行经验，在配电网电容电流小于10A时，因为接地电流小于熄弧临界值，电弧能可靠熄灭，这时主要任务应是消除铁磁谐振过电压，关于消除铁磁谐振过电压的措施可采用复合消谐装置，微电脑消谐器等。
4.3不同的网络结构采用的中性点接地方式
消弧线圈在配电线路中投运时处理单相接地故障时主要针对自恢复性的故障，规程规定配电网可以带单相接地故障运行2小时，这是基于自恢复绝缘的一些接地故障可以自行恢复，可以提高配电网的供电可靠性。当线路中出现的故障不是自恢复性故障时，例如在电缆线路中出现故障时候则不宜投运消弧线圈，当消弧线圈投于故障时将会造成故障范围扩大，将有可能引起相间短路，无法起到降低线路建弧率的作用，而在架空绝缘导线出现单相接地故障时候，虽然绝缘导线的绝缘被击穿，但是绝缘子的绝缘能自恢复。因此，在配电线路中应在不同的线路形式下有选择的投运消弧线圈。
（1）架空配电线路中应采用消弧线圈。
（2）架空线与电缆混合线路中当电缆长度达到整条线路长度的70%时应慎投消弧线圈，而建议采用经小电阻接地并配合零序保护方式运行。
（3）架空绝缘线路与电缆混合线路中当电缆长度达到整条线路长度的50%时应慎投消弧线圈。
5降低配电设备接地电阻接
5.1地电阻标准
根据规程规定，在配电线路中配电变压器容量为100KVA及以上时，接地电阻为4Ω以下，容量为100KVA以下时，接地电阻应为10Ω以下。在柱上开关、刀闸等设备处或者是线路杆塔易击段安装避雷器进行保护时，避雷器接地电阻应在4Ω下。
要解决配电线路中接地电阻偏高的问题，应到现场进行认真的勘探测量，进行严格的计算设计，制定出切合实际的降阻措施，一般来说要做好以下两方面的工作：
（1）勘探测量要对杆塔所在位置的地形、地势、地质情况准确勘探，测量杆塔四周的土壤电阻率及其分布情况。
（2）调查线路杆塔地段的土壤对钢接地体的年腐蚀和土壤的酸碱度。
（3）根据以上2项内容进行计算，制定出切合实际的设计，并制定出切合实际的降阻措施和施工方案。
5.2降低接地电阻的措施
在配电线路中，降低接地电阻的主要采用以下两种方法：
（1）水平接地体。一般在配电线路中均采用这种方式进行降阻，从对该地区的
调研中发现，这种方法难以达到目标值要求，且及易腐蚀，使用年限不长。
（2）施加降阻剂进行降阻。实践证明，在水平接地体周围施加高效膨润土降阻防
腐剂，对降低杆塔的接地电阻效果明显。
5.3接地引下线相应措施
可采取相应的措施：
（1）接地地引下线应采用标准的热镀锌扁钢，以防止在长期运行后出现的腐蚀问题。
（2）接地引下线与接地体连接处应采用牢靠连接，并定期进行维护，防止出现锈死现象，保证日后的接地电阻测量。
（3）加强施工验收管理，要求接地电阻和接地体的安装工艺符合验收标准。
（4）加强电力设施保护，有力打击违法偷盗行为，确保接地装置的完整运行。
6 总结
根据配电线路的组成部分，有选择性的投运自动重合闸，提高配电网耐雷水平。采用合适的中性点接地方式降低配电网雷击建弧率、对不同的网络结构采用不同的中性点接地方式。但对于以架空线路为主的网络应首先采用自动跟踪消弧线圈接地方式，并考虑到防雷的需要以及消弧线圈的响应速度，建议采用预调式的自动消弧装置以满足防雷的需要。配电设备的防雷保护措施方面，对配电变压器要求在低压侧安装低压避雷器，执行“三点共一地”的接地方法，并对低压避雷器的安装位置进行了要求。
参考文献
【1】张纬钹过电压防护及绝缘配合北京清华大学出版社，2002
【2】唐兴柞高电压技术重庆重庆大学出版社，1991
【3】方瑜配电网过电压北京中国电力出版社，1997
【4】李景禄配电网自动跟踪补偿消弧装置高压电器，1999，35（5）：42-44
【5】戈东方关于～电网中性点接地方式的讨论.97过电压学术讨论会论文集，北京中国电力科学研究院，1997，201-205
论文作者:邵伟涛
论文发表刊物:《基层建设》2016年16期
论文发表时间:2017/2/14
标签：过电压论文; 线路论文; 导线论文; 防雷论文; 绝缘子论文; 弧线论文; 装置论文; 《基层建设》2016年16期论文;