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【摘 要】10KV配电网络结构复杂、绝缘水平比较低，不但直击雷能对其造成雷害事故，而且感应雷也能对其造成较大的危害。在配电网故障中，配电线路故障占了绝大部分，而配电线路故障中又尤以雷击跳闸故障的比重最大，尤其是济南市C区的配电线路中，线路故障基本上都是由于雷击跳闸而引起的。本文以济南市C区10kV配电线路为研究对象，针对C區10kV配电网的防雷现状，提出防雷措施。
【关键词】配电；防雷；防雷措施
济南属于事故多发区（100～500起），在此6年期间共发生了258起雷击事故，2010年济南市共发生了32次雷击。根据山东省上报的灾情统计，虽然雷击造成的人身伤亡事故略呈减少趋势，但是依然不容乐观。所以，如何提高10kV配网防雷水平，有效解决10KV绝缘导线雷击断线问题，从而确保人民生命安全、提高配网运行的可靠性是十分必要的。
1.济南市C区10kV配电线防雷现状及分析
（1）济南市C区配网防雷现状
济南市C区域内有220kV变电站3座，110kV变电站4座，35kV变电站1座；10千伏线路125条，全长841.33公里，用户专线28条，公共线路97条。公用线路装接配变总台数为2490台（包括用户变压器），总容量为1088.71MVA。分段开关147台，联络开关41台，智能配网用户端开关144台，智能化改造线路18条。
利用2004年～2009年山东省雷电灾害数据统计资料，分析了济南市最近6年以来雷电灾害的时间、空间分布以及雷电灾害特征分布情况，2月～11月均有雷电灾害发生，从3月份开始明显增多，9月份开始急剧减少，月雷击事故分布呈单峰型，峰值出现在8月，分别占雷电灾害总起数的29.18%和35.77%。6月～8月发生雷电事故约占雷电灾害总起数的79.93%。我省夏季对流性天气增多，雷暴活动频繁是造成这种差异的主要原因。仅2011年6月至8月雷雨季节期间，济南市C区配网共发生近十余次雷击断线故障，虽未造成重大事故后果。但如不加以治理，一旦产生后果危害极为可怕。
（2）雷电造成经济损失原因分析
①自然原因
山东省地处黄河下游，地形复杂，气候多样，灾害性天气频率很高，因此各地雷暴日数存在很大差别。1970-2010年40年间山东省各地年平均雷暴日数和年最多雷暴日数的分布情况，实线表示年平均雷暴日数，虚线表示年最多雷暴日数。鲁中丘陵地区、黄河入海口沿岸为雷暴多发区，胶东地区由于受气温等因素的影响，雷暴发生率较低。济南年均年平均雷暴日为26.3Td。
因为架空10kV线路的路径较长，加上其沿涂地形较空旷，附近少有高大建筑物，所以在每年的雷季中常遭雷击，由此产生的事故是10kV架空线路最常见的。另外，济南市各县级配电网传统10kV配电线路设计未考虑线路防雷。
②主观原因
首先，管理不足。管理方面的因素主要是指缺陷管理事故处理能力不足。在运行管理中影响配网安全的主要因素是巡视不到位、消缺不及时。其次，防雷技术缺陷，在避雷器方面存在诸多问题（如表1）。
表1 避雷器存在缺陷统计表
型号 优点 缺点 适应范围
氧化锌 价格低、疏流通道大 弓子线上翻容易被击断 配电架、配电室
穿刺带间隙型（单耳、双耳） 安装简易 疏流通道较小 分支线路
穿刺带电极 疏流通道大，反应灵敏 安装复杂，工艺要求较高，降低导线机械强度 距离变压站1公里以内
绝缘支柱式 安装简易，防污能力强 疏流能力差、降低导线机械强度 直线杆
2.防雷方案分析
对于10kV架空绝缘配电线路，线路绝缘水平低，分布广，极易遭受雷击，而且雷击容易引发断线事故，造成长时间的停电，严重影响居民生活水平。针对济南市C区供电局10kV配电线路的实际情况，对降低杆塔接地电阻、采用消弧线圈接地方式、提高线路绝缘水平、串联间隙金属氧化物避雷器、支柱绝缘子配合穿刺型防弧金具等几种防雷措施进行分析、比较。
3.综合防雷措施
随着电网的发展，各种防雷措施也跟着涌现出来，对于一些具体的线路，单独采用某一种防雷措施显然不能满足线路安全、可靠输电的要求，但也不能盲目应用。根据对C区供电局10kV架空绝缘线路的雷电过电压水平分析，借鉴国内外防止架空绝缘导线雷击断线的成功经验，比较现有各种防绝缘导线断线措施的优劣，我们提出了综合防雷措施：①防雷工作要从源头抓起，因地制宜，配电线路规划和设计时，综合考虑地区污秽状况、年雷暴日个数以及配电线路周边环境等情况。②雷击故障处理范围缩小限定。③降低杆塔接地电阻。④提高线路绝缘水平。⑤装设串联间隙金属氧化物避雷器。⑥支柱绝缘子配合穿刺型防弧金具。
4.结论
济南市C区雷电活动强烈，年平均雷电日为32，一个雷电日平均有1.725个雷电小时，地面落雷密度平均为0.1104次km2·d。经过分析表明，杆塔冲击接地电阻对线路反击耐雷水平有很大影响，线路反击耐雷水平随着杆塔接地电阻的增大而减小，而杆塔接地电阻的变化对雷直击导线时，线路耐雷水平基本没有影响。安装线路型避雷器，不但能够较大程度提高雷击杆塔塔顶反击耐雷水平、在一定程度上提高雷击导线线路耐雷水平。引起10kv架空绝缘导线雷击断线的主要原因是雷击过后工频续流的作用，雷击架空绝缘导线后，会在导线上形成局部缺陷（针孔），使得接续的工频续流受针孔周围绝缘的阻隔而集中在针孔处燃烧，从而在极短的时间内（断路器来不及动作），将绝缘导线整齐地烧断。通过降低杆塔接地电阻、增强线路绝缘水平、装设线路型避雷器等措施能够有效提高10kV配电线路耐雷水平。
【关键词】配电；防雷；防雷措施
济南属于事故多发区（100～500起），在此6年期间共发生了258起雷击事故，2010年济南市共发生了32次雷击。根据山东省上报的灾情统计，虽然雷击造成的人身伤亡事故略呈减少趋势，但是依然不容乐观。所以，如何提高10kV配网防雷水平，有效解决10KV绝缘导线雷击断线问题，从而确保人民生命安全、提高配网运行的可靠性是十分必要的。
1.济南市C区10kV配电线防雷现状及分析
（1）济南市C区配网防雷现状
济南市C区域内有220kV变电站3座，110kV变电站4座，35kV变电站1座；10千伏线路125条，全长841.33公里，用户专线28条，公共线路97条。公用线路装接配变总台数为2490台（包括用户变压器），总容量为1088.71MVA。分段开关147台，联络开关41台，智能配网用户端开关144台，智能化改造线路18条。
利用2004年～2009年山东省雷电灾害数据统计资料，分析了济南市最近6年以来雷电灾害的时间、空间分布以及雷电灾害特征分布情况，2月～11月均有雷电灾害发生，从3月份开始明显增多，9月份开始急剧减少，月雷击事故分布呈单峰型，峰值出现在8月，分别占雷电灾害总起数的29.18%和35.77%。6月～8月发生雷电事故约占雷电灾害总起数的79.93%。我省夏季对流性天气增多，雷暴活动频繁是造成这种差异的主要原因。仅2011年6月至8月雷雨季节期间，济南市C区配网共发生近十余次雷击断线故障，虽未造成重大事故后果。但如不加以治理，一旦产生后果危害极为可怕。
（2）雷电造成经济损失原因分析
①自然原因
山东省地处黄河下游，地形复杂，气候多样，灾害性天气频率很高，因此各地雷暴日数存在很大差别。1970-2010年40年间山东省各地年平均雷暴日数和年最多雷暴日数的分布情况，实线表示年平均雷暴日数，虚线表示年最多雷暴日数。鲁中丘陵地区、黄河入海口沿岸为雷暴多发区，胶东地区由于受气温等因素的影响，雷暴发生率较低。济南年均年平均雷暴日为26.3Td。
因为架空10kV线路的路径较长，加上其沿涂地形较空旷，附近少有高大建筑物，所以在每年的雷季中常遭雷击，由此产生的事故是10kV架空线路最常见的。另外，济南市各县级配电网传统10kV配电线路设计未考虑线路防雷。
②主观原因
首先，管理不足。管理方面的因素主要是指缺陷管理事故处理能力不足。在运行管理中影响配网安全的主要因素是巡视不到位、消缺不及时。其次，防雷技术缺陷，在避雷器方面存在诸多问题（如表1）。
表1 避雷器存在缺陷统计表
型号 优点 缺点 适应范围
氧化锌 价格低、疏流通道大 弓子线上翻容易被击断 配电架、配电室
穿刺带间隙型（单耳、双耳） 安装简易 疏流通道较小 分支线路
穿刺带电极 疏流通道大，反应灵敏 安装复杂，工艺要求较高，降低导线机械强度 距离变压站1公里以内
绝缘支柱式 安装简易，防污能力强 疏流能力差、降低导线机械强度 直线杆
2.防雷方案分析
对于10kV架空绝缘配电线路，线路绝缘水平低，分布广，极易遭受雷击，而且雷击容易引发断线事故，造成长时间的停电，严重影响居民生活水平。针对济南市C区供电局10kV配电线路的实际情况，对降低杆塔接地电阻、采用消弧线圈接地方式、提高线路绝缘水平、串联间隙金属氧化物避雷器、支柱绝缘子配合穿刺型防弧金具等几种防雷措施进行分析、比较。
3.综合防雷措施
随着电网的发展，各种防雷措施也跟着涌现出来，对于一些具体的线路，单独采用某一种防雷措施显然不能满足线路安全、可靠输电的要求，但也不能盲目应用。根据对C区供电局10kV架空绝缘线路的雷电过电压水平分析，借鉴国内外防止架空绝缘导线雷击断线的成功经验，比较现有各种防绝缘导线断线措施的优劣，我们提出了综合防雷措施：①防雷工作要从源头抓起，因地制宜，配电线路规划和设计时，综合考虑地区污秽状况、年雷暴日个数以及配电线路周边环境等情况。②雷击故障处理范围缩小限定。③降低杆塔接地电阻。④提高线路绝缘水平。⑤装设串联间隙金属氧化物避雷器。⑥支柱绝缘子配合穿刺型防弧金具。
4.结论
济南市C区雷电活动强烈，年平均雷电日为32，一个雷电日平均有1.725个雷电小时，地面落雷密度平均为0.1104次km2·d。经过分析表明，杆塔冲击接地电阻对线路反击耐雷水平有很大影响，线路反击耐雷水平随着杆塔接地电阻的增大而减小，而杆塔接地电阻的变化对雷直击导线时，线路耐雷水平基本没有影响。安装线路型避雷器，不但能够较大程度提高雷击杆塔塔顶反击耐雷水平、在一定程度上提高雷击导线线路耐雷水平。引起10kv架空绝缘导线雷击断线的主要原因是雷击过后工频续流的作用，雷击架空绝缘导线后，会在导线上形成局部缺陷（针孔），使得接续的工频续流受针孔周围绝缘的阻隔而集中在针孔处燃烧，从而在极短的时间内（断路器来不及动作），将绝缘导线整齐地烧断。通过降低杆塔接地电阻、增强线路绝缘水平、装设线路型避雷器等措施能够有效提高10kV配电线路耐雷水平。