论文部分内容阅读
摘要： 架空绝缘导线的大量使用，以及柱上开关、环网柜等一大批新设备的投入，给配网的防雷问题提出新的要求，防雷保护的薄弱环节已成为安全运行的隐患。
关键词： 配电线路；防雷；措施
中图分类号：TA 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310135－01
０ 引言
通过这几年的配网改造，我工段管辖的配网结构已得到进一步优化，10kV配电线路基本实现了手拉手，供电可靠性得到明显改善。但由于架空绝缘导线的大量使用，以及柱上开关、环网柜等一大批新设备的投入，给配网的防雷问题提出了新的要求，防雷保护的薄弱环节已成为安全运行的隐患。近几年，我公司先后发生绝缘导线遭雷击断线事故、因系统单相接地引起用户变压器高压侧避雷器爆炸事故、配电变压器遭雷击烧坏事故。因此，如何采取切实可行的改进措施，对保证配网安全运行，充分体现配网改造后供电可靠性提高的优势，有着重要的经济意义和社会意义。
1 配电设施雷击事故的分析
1.1 绝缘导线雷击断线事故
为了解决通道和减少树木、鸟类等因素引起的架空配电线路故障问题，提高供电可靠性，我工区管辖的配电线路从2000年城网改造开始对城市架空配电网实施绝缘化改造，但雷击断线问题非常突出，几乎是绝缘导线一旦遭受雷击必然断线。究其原因，主要是因为绝缘架空线路遭雷击并击穿绝缘层时，击穿点为一针孔，数千安培的工频续流流过时，其电弧受周围绝缘的阻隔，弧根集中在击穿点燃烧导致导线烧断。而对于架空裸导线，工频短路电流电弧在电磁力的作用下，会沿导线滑动，而不是集中在一点烧蚀，不太容易烧断导线。
绝缘导线断线部位主要发生在绝缘导线固定处，但在绝缘导线档距中间雷击断线也发生过。如我工区管辖的市郊线、市南西线、东郊线同杆架设的三回绝缘导线，一次雷击就断了五根导线，且断线点均在档距中间。档距中间雷击断线可能的原因是雷击闪络引起相间工频短路，保护来不及动作，导致闪络点烧断。
1.2 配电变压器雷击事故
到2008年底，我所在的工区共管辖配电变压器789台。实际运行过程中，有的城乡结合部的配电变压器仅在高压侧安装了避雷器，且避雷器连接线过长，有的变压器虽然在高低压侧均安装了避雷器，但避雷器接地端与低压绕组中性点及变压器的外壳未连接在一起后再接地。分析表明，配电变压器雷击事故主要是避雷器安装不规范所致。
1.3 配电设施存在薄弱环节
配电设施存在的薄弱环节主要反映在防雷措施不到位和避雷器选型及接地有问题。如有的联络开关和主干线上的分段开关仅在一侧安装避雷器；10kV配电网接地电阻超标；接地引下线施工不规范，有的多个公用设施共用一个螺栓与同一接地体连接，导致连接不牢靠等。
2 配电设施防雷保护改进措施
2.1 防止绝缘导线雷击断线的措施
线路遭雷击时，雷电流必须超过线路耐雷水平，才能引起线路绝缘发生冲击闪络，使绝缘导线的绝缘层击穿，形成“针孔”，进而产生工频续流电弧使导线烧断。因此，根据绝缘导线雷击断线的原因，防止绝缘导线雷击断线的措施一是限制工频续流，防止雷击闪络后工频续流起弧；二是转移工频电弧弧根或使其固定在特制金具（防弧线夹）上燃烧，保护导线不烧断。
采用防弧线夹来防止绝缘导线雷击断线，安装防弧线夹时需要剥离绝缘导线的绝缘层30～40cm，易导致绝缘导线内部进雨水，且该产品尚处于试用阶段，因此实施措施中未采用。
氧化锌避雷器的非线形特性具有使雷电流顺利通过和限制工频续流的功能，可以用来作为防止绝缘导线雷击断线的措施。具体方法是在绝缘导线线路上每隔一段距离（一般200米左右）安装一组氧化锌避雷器。
在新建或改造多回同杆架设的绝缘导线线路时，采用排列位置最高的导线用裸导线，其余用绝缘导线的方法，也起到了防止发生雷击断线的作用。
利于绝缘间隔棒将10kV绝缘导线排成三角形，利用钢绞线穿过间隔棒的中心将导线悬挂在杆塔上，既解决了变电所出口线路通道紧张的问题，又起到一定的防雷效果。
2.2 配电变压器防雷措施
配电变压器采用y/y0接线方式，线路遭受感应雷击所产生的过电压往往会通过线路传入变压器，危及变压器（特别是高压绕组中性点附近）的绝缘。因此，配电变压器防雷必须采取：① 高、低压侧均装避雷器，以限制由高、低压侧传入的雷电过电压；② 将避雷器接地端的接地线与配电变压器的外壳连在一起，避免雷电流在接地电阻上的压降与避雷器残压叠加共同作用在变压器的主绝缘上；③ 采取高、低压侧避雷器接地端、低压绕组的中性点以及变压器外壳三点共一体的联合接地方式。
另外，避雷器应尽量靠近变压器安装，其连接线应尽量短。如直接将MOA避雷器装在变压器箱盖上，可大大缩短避雷器的连线。
2.3 其它配电设施防雷保护措施
当雷电波传播到开关断开处时会发生全反射， 电压将上升一倍，造成开关绝缘击穿或闪络，且开关两侧线路都有可能遭受雷击。同样，当10kV开闭所／环网柜／箱式变的进出线采用电缆加架空线路的方式时，在电缆与架空线路的连接处雷电波发生折反射，产生过电压危及电缆绝缘和开关安全（开关处于断开位置时）。因此，必须针对性地采取措施。具体措施为：① 线路上的开关两侧均安装避雷器， 而用户进户开关，只要在进线侧安装避雷器即可；② 10kV开闭所／环网柜／箱式变的进出线采用电缆加架空线路方式时，如果电缆线路不足50M，电缆两侧均安装避雷器。
2.4 MOA的选型与接地
10kV配网是中性点非直接接地系统，规程规定允许线路在单相接地的情况下能继续运行２h，此时，相对地电压就上升为线电压Um，为了提高避雷器的耐压水平，10kV配网避雷器的额定电压应按1.38Um来选择。一般而言，10kV配网用避雷器选择HY5WS-17/50可满足要求。防雷装置接地的好坏直接关系到防雷的效果。配电变压器等设施的接地引下线施工应规范，其接地电阻不应大于10Ω，重要变压器和避雷器的接地电阻不应大于4Ω。
3 结束语
10kV配电设施防雷保护是一个系统工程，一方面，需要因地制宜根据不同配电设施所处的不同地理位置，采取切实可行的防雷措施；另一方面，还需要不断提高运行管理水平，及时做好雷雨季节配网运行方式、保护定值以及重合闸装置的调整工作；同时，10kV配电设施防雷保护又是个实践性很强的学科，需要在不断借鉴国内外先进的防雷理论和方法的基础上，结合本地实际，灵活运用到工程实践中。
关键词： 配电线路；防雷；措施
中图分类号：TA 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310135－01
０ 引言
通过这几年的配网改造，我工段管辖的配网结构已得到进一步优化，10kV配电线路基本实现了手拉手，供电可靠性得到明显改善。但由于架空绝缘导线的大量使用，以及柱上开关、环网柜等一大批新设备的投入，给配网的防雷问题提出了新的要求，防雷保护的薄弱环节已成为安全运行的隐患。近几年，我公司先后发生绝缘导线遭雷击断线事故、因系统单相接地引起用户变压器高压侧避雷器爆炸事故、配电变压器遭雷击烧坏事故。因此，如何采取切实可行的改进措施，对保证配网安全运行，充分体现配网改造后供电可靠性提高的优势，有着重要的经济意义和社会意义。
1 配电设施雷击事故的分析
1.1 绝缘导线雷击断线事故
为了解决通道和减少树木、鸟类等因素引起的架空配电线路故障问题，提高供电可靠性，我工区管辖的配电线路从2000年城网改造开始对城市架空配电网实施绝缘化改造，但雷击断线问题非常突出，几乎是绝缘导线一旦遭受雷击必然断线。究其原因，主要是因为绝缘架空线路遭雷击并击穿绝缘层时，击穿点为一针孔，数千安培的工频续流流过时，其电弧受周围绝缘的阻隔，弧根集中在击穿点燃烧导致导线烧断。而对于架空裸导线，工频短路电流电弧在电磁力的作用下，会沿导线滑动，而不是集中在一点烧蚀，不太容易烧断导线。
绝缘导线断线部位主要发生在绝缘导线固定处，但在绝缘导线档距中间雷击断线也发生过。如我工区管辖的市郊线、市南西线、东郊线同杆架设的三回绝缘导线，一次雷击就断了五根导线，且断线点均在档距中间。档距中间雷击断线可能的原因是雷击闪络引起相间工频短路，保护来不及动作，导致闪络点烧断。
1.2 配电变压器雷击事故
到2008年底，我所在的工区共管辖配电变压器789台。实际运行过程中，有的城乡结合部的配电变压器仅在高压侧安装了避雷器，且避雷器连接线过长，有的变压器虽然在高低压侧均安装了避雷器，但避雷器接地端与低压绕组中性点及变压器的外壳未连接在一起后再接地。分析表明，配电变压器雷击事故主要是避雷器安装不规范所致。
1.3 配电设施存在薄弱环节
配电设施存在的薄弱环节主要反映在防雷措施不到位和避雷器选型及接地有问题。如有的联络开关和主干线上的分段开关仅在一侧安装避雷器；10kV配电网接地电阻超标；接地引下线施工不规范，有的多个公用设施共用一个螺栓与同一接地体连接，导致连接不牢靠等。
2 配电设施防雷保护改进措施
2.1 防止绝缘导线雷击断线的措施
线路遭雷击时，雷电流必须超过线路耐雷水平，才能引起线路绝缘发生冲击闪络，使绝缘导线的绝缘层击穿，形成“针孔”，进而产生工频续流电弧使导线烧断。因此，根据绝缘导线雷击断线的原因，防止绝缘导线雷击断线的措施一是限制工频续流，防止雷击闪络后工频续流起弧；二是转移工频电弧弧根或使其固定在特制金具（防弧线夹）上燃烧，保护导线不烧断。
采用防弧线夹来防止绝缘导线雷击断线，安装防弧线夹时需要剥离绝缘导线的绝缘层30～40cm，易导致绝缘导线内部进雨水，且该产品尚处于试用阶段，因此实施措施中未采用。
氧化锌避雷器的非线形特性具有使雷电流顺利通过和限制工频续流的功能，可以用来作为防止绝缘导线雷击断线的措施。具体方法是在绝缘导线线路上每隔一段距离（一般200米左右）安装一组氧化锌避雷器。
在新建或改造多回同杆架设的绝缘导线线路时，采用排列位置最高的导线用裸导线，其余用绝缘导线的方法，也起到了防止发生雷击断线的作用。
利于绝缘间隔棒将10kV绝缘导线排成三角形，利用钢绞线穿过间隔棒的中心将导线悬挂在杆塔上，既解决了变电所出口线路通道紧张的问题，又起到一定的防雷效果。
2.2 配电变压器防雷措施
配电变压器采用y/y0接线方式，线路遭受感应雷击所产生的过电压往往会通过线路传入变压器，危及变压器（特别是高压绕组中性点附近）的绝缘。因此，配电变压器防雷必须采取：① 高、低压侧均装避雷器，以限制由高、低压侧传入的雷电过电压；② 将避雷器接地端的接地线与配电变压器的外壳连在一起，避免雷电流在接地电阻上的压降与避雷器残压叠加共同作用在变压器的主绝缘上；③ 采取高、低压侧避雷器接地端、低压绕组的中性点以及变压器外壳三点共一体的联合接地方式。
另外，避雷器应尽量靠近变压器安装，其连接线应尽量短。如直接将MOA避雷器装在变压器箱盖上，可大大缩短避雷器的连线。
2.3 其它配电设施防雷保护措施
当雷电波传播到开关断开处时会发生全反射， 电压将上升一倍，造成开关绝缘击穿或闪络，且开关两侧线路都有可能遭受雷击。同样，当10kV开闭所／环网柜／箱式变的进出线采用电缆加架空线路的方式时，在电缆与架空线路的连接处雷电波发生折反射，产生过电压危及电缆绝缘和开关安全（开关处于断开位置时）。因此，必须针对性地采取措施。具体措施为：① 线路上的开关两侧均安装避雷器， 而用户进户开关，只要在进线侧安装避雷器即可；② 10kV开闭所／环网柜／箱式变的进出线采用电缆加架空线路方式时，如果电缆线路不足50M，电缆两侧均安装避雷器。
2.4 MOA的选型与接地
10kV配网是中性点非直接接地系统，规程规定允许线路在单相接地的情况下能继续运行２h，此时，相对地电压就上升为线电压Um，为了提高避雷器的耐压水平，10kV配网避雷器的额定电压应按1.38Um来选择。一般而言，10kV配网用避雷器选择HY5WS-17/50可满足要求。防雷装置接地的好坏直接关系到防雷的效果。配电变压器等设施的接地引下线施工应规范，其接地电阻不应大于10Ω，重要变压器和避雷器的接地电阻不应大于4Ω。
3 结束语
10kV配电设施防雷保护是一个系统工程，一方面，需要因地制宜根据不同配电设施所处的不同地理位置，采取切实可行的防雷措施；另一方面，还需要不断提高运行管理水平，及时做好雷雨季节配网运行方式、保护定值以及重合闸装置的调整工作；同时，10kV配电设施防雷保护又是个实践性很强的学科，需要在不断借鉴国内外先进的防雷理论和方法的基础上，结合本地实际，灵活运用到工程实践中。