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摘 要：临邑县地处鲁西北平原，今年入夏以来，多次遭遇强雷电天气，10 kV及以下中低压配电线路雷击事故时有发生，配变遭雷击烧坏导致家用电器损坏事故不在少数。因此，了解雷电及其形成过程，据之采取切实可行的防护措施，保证配网的安全可靠运行，有着重要的社会意义和经济价值。
关键词：配网；防雷；措施
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0085-02
1 雷电放电的形成过程
雷电放电是一种气体放电现象，雷电路径往往达数千米，是一种超长间隙的火花放电，作为电极的雷云比较特殊，它不是一个金属极板，具有多次重复雷击等现象和特点。实测表明：当云中某一电荷密集中心处的场强达到25～30 kV/cm时，就可能引发雷电放电。雷电有线状雷电、片状雷电、球状雷电等几种不同形式，电力系统中绝大多数雷害事故都是“云-地”之间的线状雷电造成的。
2 雷电参数
雷电参数是雷电过电压计算和防雷设计的基础，参数变化，计算结果就会随之变化。目前通常采用的参数是建立在已有雷电记录数据基础之上的，即雷暴日、雷暴小时、地面落雷密度。
习惯上，常用该地区多年所得出的平均出现雷暴日或雷暴小时来评价该地区雷电活动强度。在1 d内（或1 h）只要听到雷声就算一个雷暴日（或雷暴小时），根据统计，一个雷暴日大约等于三个雷暴小时，我国雷区等级划分见表1。雷暴日的分布与地理位置有很大关系。一般湿热地区多于干冷地区，陆地多于海洋，山区多于平原，我国平均雷暴日分布划分见表2。
临邑县地处鲁西北平原，鲁中地区为山区，受其地势分布影响，大气流动等气候因素尤其是在夏季会受到很大影响，2013年7月份、8月份两个月份，雷雨天气特别多，线路受飑线风等恶劣天气影响，受损严重。按照我国雷区等级划分，临邑县属于少雷区，但是按照今年数据统计，则介于少雷区和多雷区之间，所以在工程设计时应引起重视，应适当提高防雷措施等级标准。
雷暴日和雷暴小时的统计中，没有区分雷云对地的放电和雷云之间的放电。对电力系统造成危害过电压是由落地雷引起的，因此有必要介绍一下地面落雷密度这个概念，它表示每一雷暴日、每平方公里地面受到的平均落雷此数，记作γ，根据世界上其他国家及我国的实测数据，规程建议取γ=0.07，但在峡谷、土壤电阻率突变地带的低电阻率地区，γ值会偏高，在工程设计时需注意。
3 雷电事故分析
3.1 架空线路雷击断线事故分析
随着近几年农网升级改造和新农村电气化建设的不断推进，线路绝缘化率不断提高。但是绝缘导线与裸导线雷击断线明显不同。绝缘导线遭雷击时，雷电过电压引起绝缘子闪络并导致导线绝缘层击穿，被击穿的绝缘层呈一针孔状，持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迅速的烧断。而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。
3.2 变压器雷击事故分析
变压器虽然都安装了避雷器和接地装置，但在实际运行过程中仍有遭雷击现象发生。2013年7～8月份就有近10台变压器遭雷击烧毁。究其原因，一是避雷器安装不符合要求，二是避雷器本身存在缺陷，三是接地装置不规范且接地电阻不符合规程要求。以今年遭雷击的配电变压器为例，绝大多数只在高压侧装设避雷器，未在低压侧装设避雷器。这是因为当雷击高压侧线路时，避雷器动作后，经过避雷器的雷电流在接地装置上产生一个电压降，它会直接作用在低压侧中性点上，此时低压侧出线可以看作是经导线波阻抗接地，将有电流经过低压绕组，通过电磁耦合使高压绕组产生感应电势，而高压侧出线端电位受避雷器限制，所以这个高电位将沿高压绕组分布，在中性点处达到最大值，中性点附近的绝缘就有可能受到损害，最终导致变压器遭雷击事故的发生。
4 防雷保护措施
4.1 10 kV及以下配网线路防雷措施
电缆与架空线连接处应安装氧化锌避雷器一组，柱上开关设备应装设防雷装置，经常开路运行而又带电的柱上开关设备两侧，均应装设防雷装置。针对绝缘线路因雷击断线的问题，可以采取以下措施：10 kV及以下配网绝缘线路如在0.5 km的线段内无防雷设施时，宜装设一组避雷器；安装线路过电压保护器。此种方式成本比安装氧化锌避雷器稍低，而且与绝缘子并联安装，不损坏绝缘导线的主绝缘层，基本上免维护；安装防弧金具：在距离绝缘子中心150～200 mm的范围内（负荷侧）剥离一小段绝缘导线的绝缘层，安装上防弧金具，可使雷电过电压均在防弧金具与绝缘子钢脚之间定位闪络，接续的工频短路电流电弧的狐根固定在防弧金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。该方式操作简便，投资少，能防止雷击断线，但需剥离绝缘层，存在局部导体裸露，并且在雷击后必须要更换烧伤的防护金具。
4.2 变压器防雷措施
变压器高压侧避雷器的接地引线应与变压器外壳及低压侧中性点连接在一起接地，低压侧也应安装避雷器，因为低压侧一旦造雷击或低压线路有感应过电压时可起到保护作用，可有效地限制正变换过电压。除此之外，要选择电压等级与线路额定电压相等的避雷器，且接地引下线不宜过长，因为如果接地引下线过长，它自身电感就会比较大，再加上雷电流陡度极大，那么接地引下线产生的自感电压就会大，会产生很大的负面作用。
4.3 加强设备的检修维护
利用线路检修等机会对避雷器进行试验，对不合格和有缺陷的避雷器进行更换，定期测试接地电阻值，检查接地引下线，及时处理不合格的接地，使之处于良好的运行状态，这样就可有效降低雷击事故概率。
5 接地的重要性
“防雷在于接地”，这句话说明接地的重要性，即各种防雷装置须配以合适的接地装置，将雷电流泄入大地，才能有效发挥其保护作用。换言之，防雷接地装置的作用就是为了减小冲击接地电阻以降低雷电流泄放是防雷装置端部的电压。
工程中实用的接地装置通常有垂直、水平接地体以及它们的组合。根据恒流场下静电场相似原理，我们可以得到一些典型接地体的工频接地电阻计算方法。
5.1 垂直接地体：当l≥d时
式中，？籽为土壤电阻率（Ω·m）；l为接地体长度（m）；d为接地体直径（m），当采用扁钢时，d=0.5 b，b是扁钢宽度，采用角钢时，d=0.84 b，b是角钢每边的宽度。
5.2 水平接地体
式中，l为接地体总长度（m）；h为接地体埋深（m）；d为接地体直径（m）；A为形状系数，反映接地体之间的屏蔽影响使接地电阻增加的系数，其值见表3。
5.3 接地网
接地网一般情况下主要由水平接地体组成，其接地电阻可以用下面的公式估算：
式中，L为全部水平接地体的总长度（m），n为垂直接地体的根数，l为垂直接地体的长度（m），S为接地网的总面积（m2），B为按1 决定的系数，可以从表4查询得出。
6 结 语
10 kV及以下配网防雷点多面广，是一项长期的系统工程，不可能一蹴而就，除了做好日常防护之外，严把新建工程质量关，确保“零缺陷”验收投产，从源头上消除安全隐患也是非常重要的。
参考文献：
[1] 夏道止.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2004.
[2] 文远芳.高电压技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2001.
[3] 朱秀兰.10kV架空绝缘导线断线机理及其防雷措施[J].电气应用，2010，（18）.
[4] 山东电力集团公司农电工作部.农村中低压配电改造升级工程典型设计[M].北京：中国工人出版社，2010.
[5] DL/T499-2001，农村低压电力技术规程[S].
[6] GB/50173-92，电气装置安装工程35kV及以下架空电力线路施工及验收规范[S].
关键词：配网；防雷；措施
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0085-02
1 雷电放电的形成过程
雷电放电是一种气体放电现象，雷电路径往往达数千米，是一种超长间隙的火花放电，作为电极的雷云比较特殊，它不是一个金属极板，具有多次重复雷击等现象和特点。实测表明：当云中某一电荷密集中心处的场强达到25～30 kV/cm时，就可能引发雷电放电。雷电有线状雷电、片状雷电、球状雷电等几种不同形式，电力系统中绝大多数雷害事故都是“云-地”之间的线状雷电造成的。
2 雷电参数
雷电参数是雷电过电压计算和防雷设计的基础，参数变化，计算结果就会随之变化。目前通常采用的参数是建立在已有雷电记录数据基础之上的，即雷暴日、雷暴小时、地面落雷密度。
习惯上，常用该地区多年所得出的平均出现雷暴日或雷暴小时来评价该地区雷电活动强度。在1 d内（或1 h）只要听到雷声就算一个雷暴日（或雷暴小时），根据统计，一个雷暴日大约等于三个雷暴小时，我国雷区等级划分见表1。雷暴日的分布与地理位置有很大关系。一般湿热地区多于干冷地区，陆地多于海洋，山区多于平原，我国平均雷暴日分布划分见表2。
临邑县地处鲁西北平原，鲁中地区为山区，受其地势分布影响，大气流动等气候因素尤其是在夏季会受到很大影响，2013年7月份、8月份两个月份，雷雨天气特别多，线路受飑线风等恶劣天气影响，受损严重。按照我国雷区等级划分，临邑县属于少雷区，但是按照今年数据统计，则介于少雷区和多雷区之间，所以在工程设计时应引起重视，应适当提高防雷措施等级标准。
雷暴日和雷暴小时的统计中，没有区分雷云对地的放电和雷云之间的放电。对电力系统造成危害过电压是由落地雷引起的，因此有必要介绍一下地面落雷密度这个概念，它表示每一雷暴日、每平方公里地面受到的平均落雷此数，记作γ，根据世界上其他国家及我国的实测数据，规程建议取γ=0.07，但在峡谷、土壤电阻率突变地带的低电阻率地区，γ值会偏高，在工程设计时需注意。
3 雷电事故分析
3.1 架空线路雷击断线事故分析
随着近几年农网升级改造和新农村电气化建设的不断推进，线路绝缘化率不断提高。但是绝缘导线与裸导线雷击断线明显不同。绝缘导线遭雷击时，雷电过电压引起绝缘子闪络并导致导线绝缘层击穿，被击穿的绝缘层呈一针孔状，持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迅速的烧断。而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。
3.2 变压器雷击事故分析
变压器虽然都安装了避雷器和接地装置，但在实际运行过程中仍有遭雷击现象发生。2013年7～8月份就有近10台变压器遭雷击烧毁。究其原因，一是避雷器安装不符合要求，二是避雷器本身存在缺陷，三是接地装置不规范且接地电阻不符合规程要求。以今年遭雷击的配电变压器为例，绝大多数只在高压侧装设避雷器，未在低压侧装设避雷器。这是因为当雷击高压侧线路时，避雷器动作后，经过避雷器的雷电流在接地装置上产生一个电压降，它会直接作用在低压侧中性点上，此时低压侧出线可以看作是经导线波阻抗接地，将有电流经过低压绕组，通过电磁耦合使高压绕组产生感应电势，而高压侧出线端电位受避雷器限制，所以这个高电位将沿高压绕组分布，在中性点处达到最大值，中性点附近的绝缘就有可能受到损害，最终导致变压器遭雷击事故的发生。
4 防雷保护措施
4.1 10 kV及以下配网线路防雷措施
电缆与架空线连接处应安装氧化锌避雷器一组，柱上开关设备应装设防雷装置，经常开路运行而又带电的柱上开关设备两侧，均应装设防雷装置。针对绝缘线路因雷击断线的问题，可以采取以下措施：10 kV及以下配网绝缘线路如在0.5 km的线段内无防雷设施时，宜装设一组避雷器；安装线路过电压保护器。此种方式成本比安装氧化锌避雷器稍低，而且与绝缘子并联安装，不损坏绝缘导线的主绝缘层，基本上免维护；安装防弧金具：在距离绝缘子中心150～200 mm的范围内（负荷侧）剥离一小段绝缘导线的绝缘层，安装上防弧金具，可使雷电过电压均在防弧金具与绝缘子钢脚之间定位闪络，接续的工频短路电流电弧的狐根固定在防弧金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。该方式操作简便，投资少，能防止雷击断线，但需剥离绝缘层，存在局部导体裸露，并且在雷击后必须要更换烧伤的防护金具。
4.2 变压器防雷措施
变压器高压侧避雷器的接地引线应与变压器外壳及低压侧中性点连接在一起接地，低压侧也应安装避雷器，因为低压侧一旦造雷击或低压线路有感应过电压时可起到保护作用，可有效地限制正变换过电压。除此之外，要选择电压等级与线路额定电压相等的避雷器，且接地引下线不宜过长，因为如果接地引下线过长，它自身电感就会比较大，再加上雷电流陡度极大，那么接地引下线产生的自感电压就会大，会产生很大的负面作用。
4.3 加强设备的检修维护
利用线路检修等机会对避雷器进行试验，对不合格和有缺陷的避雷器进行更换，定期测试接地电阻值，检查接地引下线，及时处理不合格的接地，使之处于良好的运行状态，这样就可有效降低雷击事故概率。
5 接地的重要性
“防雷在于接地”，这句话说明接地的重要性，即各种防雷装置须配以合适的接地装置，将雷电流泄入大地，才能有效发挥其保护作用。换言之，防雷接地装置的作用就是为了减小冲击接地电阻以降低雷电流泄放是防雷装置端部的电压。
工程中实用的接地装置通常有垂直、水平接地体以及它们的组合。根据恒流场下静电场相似原理，我们可以得到一些典型接地体的工频接地电阻计算方法。
5.1 垂直接地体：当l≥d时
式中，？籽为土壤电阻率（Ω·m）；l为接地体长度（m）；d为接地体直径（m），当采用扁钢时，d=0.5 b，b是扁钢宽度，采用角钢时，d=0.84 b，b是角钢每边的宽度。
5.2 水平接地体
式中，l为接地体总长度（m）；h为接地体埋深（m）；d为接地体直径（m）；A为形状系数，反映接地体之间的屏蔽影响使接地电阻增加的系数，其值见表3。
5.3 接地网
接地网一般情况下主要由水平接地体组成，其接地电阻可以用下面的公式估算：
式中，L为全部水平接地体的总长度（m），n为垂直接地体的根数，l为垂直接地体的长度（m），S为接地网的总面积（m2），B为按1 决定的系数，可以从表4查询得出。
6 结 语
10 kV及以下配网防雷点多面广，是一项长期的系统工程，不可能一蹴而就，除了做好日常防护之外，严把新建工程质量关，确保“零缺陷”验收投产，从源头上消除安全隐患也是非常重要的。
参考文献：
[1] 夏道止.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2004.
[2] 文远芳.高电压技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2001.
[3] 朱秀兰.10kV架空绝缘导线断线机理及其防雷措施[J].电气应用，2010，（18）.
[4] 山东电力集团公司农电工作部.农村中低压配电改造升级工程典型设计[M].北京：中国工人出版社，2010.
[5] DL/T499-2001，农村低压电力技术规程[S].
[6] GB/50173-92，电气装置安装工程35kV及以下架空电力线路施工及验收规范[S].