10kV電力線路防雷設(shè)計(jì) 維普39%

.緒論1.1研究意義在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)有著非常重要的地位。它通過(guò)自己的網(wǎng)絡(luò)向用戶配電，而且直接與用戶相連。它的功能特殊和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得它在使用過(guò)程中出現(xiàn)各種可靠性降低的情況，其中不可忽略的關(guān)鍵因素包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不完善、線路維護(hù)、限電等雷擊。配電網(wǎng)的重要組成部分是10kV配電線路，它的供電面積大。盡管每個(gè)單獨(dú)的線段不長(zhǎng)，總線段長(zhǎng)度卻很長(zhǎng)。因?yàn)檫@種線路很多時(shí)候都是暴露在大氣中，沒(méi)有過(guò)多的絕緣保護(hù)，也沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的防雷措施保護(hù)，所以在惡劣多雨的天氣條件下，很容易造成配電線路跳閘的現(xiàn)象，給群眾的生產(chǎn)帶來(lái)很大的損失[1]。如果我們能夠做到保證10kv配電線路穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，不僅可以使得企業(yè)和家庭中的用戶在日常用電方面更加暢通、安全，而且還可以做到整個(gè)配電系統(tǒng)更加安全、可靠。因此，有必要對(duì)10kv配電線路的防雷措施現(xiàn)狀問(wèn)題進(jìn)行深入的分析與探討，找出可能造成10kv配電網(wǎng)雷害的主要原因，通過(guò)計(jì)算感應(yīng)雷過(guò)電壓，進(jìn)一步分析找出10kv供電網(wǎng)在防雷措施過(guò)程中的潛在漏洞，并針對(duì)性地提出了相應(yīng)改進(jìn)和預(yù)防措施。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀最近這些年，為了能夠更好地減少和提高雷電事故的頻繁發(fā)生率，降低人民群眾用電噪聲，使得供電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)更加安全可靠，國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者都想方設(shè)法地研究和尋找各種預(yù)防和減少雷電事故發(fā)生的方法和措施，從而更有效地維護(hù)和提高配電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性和系統(tǒng)安全。通過(guò)長(zhǎng)期的調(diào)查和研究，目前國(guó)內(nèi)外常用的防雷措施有：增加絕緣、設(shè)置避雷器、安裝自動(dòng)重合閘、采用三角頂線作避雷線等。1.2.1增加絕緣性一般而言，在配電線路中，為了提高線路的絕緣性能，很多時(shí)候都是提高線路的絕緣子絕緣性能。而目前應(yīng)用最廣泛的絕緣子技術(shù)方法是陶瓷橫擔(dān)。與其他不同絕緣子最大的區(qū)別是，瓷橫擔(dān)耐雷水平要好得多，一般是針形絕緣子的兩倍。因此，直線塔一般選用瓷橫擔(dān)。此外，提高輸電線路絕緣子水平我們可以通過(guò)增加絕緣子的數(shù)量、用絕緣導(dǎo)線替換裸式導(dǎo)線、更換絕緣子類型等措施。1.2.2設(shè)置避雷器避雷器安裝是10kV架空配電線路中廣泛采用的一種防雷措施。用于暫時(shí)保護(hù)各種電氣設(shè)備在電線受到自然雷擊時(shí)的流動(dòng)工作具有穩(wěn)定性并且不受高瞬態(tài)或超過(guò)電壓等有害條件影響，并暫時(shí)限制其具有持續(xù)性的流動(dòng)工作時(shí)間。避雷器有時(shí)也被我們稱為短路過(guò)電壓電流保護(hù)器，過(guò)電壓電流限制器。根據(jù)外殼避雷器的主要基礎(chǔ)作用保護(hù)結(jié)構(gòu)性能和其應(yīng)用發(fā)展的主要?dú)v史，避雷器的主要品種很多，包括線型線式金屬?gòu)?fù)合氧化物外殼避雷器、非線型線式金屬?gòu)?fù)合氧化物外殼避雷器、非線型線式金屬?gòu)?fù)合氧化物外殼避雷器、非線型金屬無(wú)絕緣間隙的非線路型線式金屬?gòu)?fù)合氧化物外殼避雷器、完整帶有絕緣層的復(fù)合外套式型金屬?gòu)?fù)合氧化物外殼避雷器和可拆式外殼避雷器。避雷器主要類型包括燃?xì)夤苁焦艿辣芾灼鳌㈤y式雙管避雷器和惰性氧化鋅管式避雷器。每種通用避雷器的主要技術(shù)工作點(diǎn)和原理各不相同，但其中一個(gè)主要工作的原理本質(zhì)都應(yīng)該是相同的，即使它保護(hù)了避雷通信連接電纜和其他重要通信連接裝置安全免遭地雷損壞。管型間隙避雷器其實(shí)本身就是一種具有保護(hù)性的間隙，它由兩個(gè)串聯(lián)體的保護(hù)間隙共同結(jié)合組成，具有很高的滅弧性。一個(gè)在干燥大氣中，稱為外部滅弧間隙，其主要保護(hù)作用之一就是有效隔離外部工作電壓，避免一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)氣管被一個(gè)流經(jīng)該產(chǎn)氣管子的管式工頻避雷泄露高壓電流所阻而燒壞;另一個(gè)內(nèi)部間隙主要安裝在大型天然氣運(yùn)輸管道內(nèi)，稱為內(nèi)部滅弧間隙或稱為滅火除弧隔離間隙，管式工頻避雷器的內(nèi)部滅弧隔離能力與管式工頻泄露續(xù)流器的性能密切有關(guān)。這儀器是一種采用間隙式的防雷保護(hù)線路避雷器，主要用途適合于對(duì)電力供電中的線路元件進(jìn)行各種防雷性的保護(hù)。閥式電阻避雷器由驅(qū)動(dòng)火花閥的間隙和驅(qū)動(dòng)閥片所用電阻材料組成，閥片的所用電阻材料是由專門采用碳化鋁和硅電阻材料操作制成。碳化鋁和硅復(fù)合材料焊接制成的雷電閥阻裝置可以有效率地防止接觸雷電和產(chǎn)生高壓，保護(hù)裝置。例如，當(dāng)室內(nèi)發(fā)生一種有利于雷電流的高壓時(shí)，火花閥的間隙被直接打破，閥片上高壓電阻的增大導(dǎo)致會(huì)使電阻值大大減小，雷電高壓電流被切斷導(dǎo)致直接引入雷電大地，保護(hù)了導(dǎo)線電纜或其他連接電氣設(shè)備的安全免除了受到發(fā)生雷電高壓電流的直接傷害。正常的工作情況下，火花閥的間隙并不會(huì)被外力擊穿，而且驅(qū)動(dòng)閥片連接電阻的正常工作狀態(tài)電阻值相對(duì)較高，不會(huì)嚴(yán)重破壞影響連接到自動(dòng)通訊控制線路的正常運(yùn)行通訊。氧化鋅保護(hù)避雷器是它是一種用于保護(hù)避雷性能優(yōu)越、重量輕、耐大氣污染、性能穩(wěn)定的新型防雷保護(hù)裝置。它主要特點(diǎn)是充分利用了氟氧化鋅良好的非線性電壓伏安保護(hù)特點(diǎn)，使得電源流過(guò)漏電避雷器的無(wú)阻電流在正常動(dòng)作運(yùn)行的無(wú)阻電壓下很小(微安或毫安兩個(gè)等級(jí));當(dāng)過(guò)于高電壓電源停止正常動(dòng)作時(shí)，電阻電壓會(huì)急劇向下降低，將低于過(guò)電壓的所有能源全部放電，從而可以起到漏電保護(hù)的重要效果。這種管式避雷器和我們傳統(tǒng)的管式避雷器之所以性能有很大的不同，就之處在于它們之間沒(méi)有任何抑制放電短路間隙，利用甲基氧化鋅的非線性放電特點(diǎn)可用來(lái)抑制放電和自動(dòng)打斷短路電流。1.2.3裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置當(dāng)連接線路上的直流雷電聲和放電效應(yīng)引起連接線路上的直流電弧發(fā)生短路時(shí)，斷路器自動(dòng)停止跳閘，但在連接線路上的當(dāng)斷路器發(fā)生短路后，電弧自動(dòng)跳閘熄滅。如果在該供電線路上已經(jīng)成功安裝了一次自動(dòng)進(jìn)行重合斷電閘的開(kāi)關(guān)裝置，斷路器將在0.5秒后自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行一次重合。一般情況下，電弧不會(huì)重新復(fù)燃，因此可以恢復(fù)供電，對(duì)一般用戶不會(huì)造成很大影響。自動(dòng)重合閘應(yīng)根據(jù)以下原則。（1）純電纜線路的故障時(shí)間是永久性的，這就直接決定了純電纜線路的自動(dòng)再次重合閘無(wú)法正常投入使用。（2）因?yàn)榧兗芸站€路很多故障都是瞬間完成的，所以在純架空線路上投入自動(dòng)重合閘。（3）自動(dòng)重合閘的操作次數(shù)要求必須滿足設(shè)計(jì)的次數(shù)且不可多次操作。1.2.4利用三角形排列的頂線兼做防雷保護(hù)線對(duì)于中性點(diǎn)不接地的3～10KV架空線路，可在三角形排列頂線絕緣子上設(shè)置保護(hù)間隙。在導(dǎo)管頂端接線兩端絕緣子上的金屬保護(hù)板用間隙將頂線發(fā)生應(yīng)力擊穿。雷擊時(shí)的接地電流主要是通過(guò)它的兩根接地電纜引地導(dǎo)下線直接排到它的地面，從而在此基礎(chǔ)上需要保護(hù)下面的兩根兩端帶有用于雷擊時(shí)的引地導(dǎo)下線的接地電纜。因?yàn)檫@種電源線路系統(tǒng)是一個(gè)帶有中性點(diǎn)不利于接地的供電系統(tǒng)，所以一般不會(huì)輕易造成電源斷路器的自動(dòng)跳閘，因此不會(huì)導(dǎo)致斷路器跳閘。1.3本論文主要工作本論文研究的主要內(nèi)容包括一下幾個(gè)方面：（1）10kV配電線路雷擊過(guò)電壓產(chǎn)生機(jī)理、計(jì)算方法及其危害。對(duì)防雷措施進(jìn)行分析，并根據(jù)計(jì)算出的過(guò)電壓給出提高防雷水平的相應(yīng)措施。2.10KV配電網(wǎng)架空線路感應(yīng)過(guò)電壓的研究2.1雷電過(guò)電壓的概念雷電外部過(guò)電壓亦被有時(shí)簡(jiǎn)稱雷電為特種大氣外部過(guò)電壓，也被有時(shí)簡(jiǎn)稱外部大氣過(guò)電壓，是由于各種電力系統(tǒng)及其中的各種輸電通信線路，設(shè)備或供電建筑物在室外工作時(shí)經(jīng)常遭受大量閃電雷擊或者其他特種雷電電壓傳感器的沖擊影響所致而引起的一個(gè)特種過(guò)程度電壓。雷電在通過(guò)電壓時(shí)所直接產(chǎn)生的各種雷電流量沖擊和擠波，其中的電壓流量幅值最大甚至可以同時(shí)達(dá)到1億伏，其中的電流流量幅值最大甚至可以同時(shí)達(dá)到幾十幾百萬(wàn)安，因此它們對(duì)供電系統(tǒng)本身造成的安全危害極大，必須及時(shí)消除加以加強(qiáng)保護(hù)[2]。2.2雷電的放電過(guò)程雷電放電并不是一個(gè)過(guò)程就完成的。首先雷云是高空雷電的一個(gè)先導(dǎo)組成部分，當(dāng)空中的一個(gè)圓形雷云逐漸接近小的大地時(shí)，雷云和這個(gè)小的大地之間也就會(huì)連接形成一個(gè)很大的圓形雷電場(chǎng)。由于這種靜電電荷傳感器的運(yùn)動(dòng)作用，使得在一個(gè)地面上很有可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)一種與雷云的極性電荷運(yùn)動(dòng)極性正好完全相反的極性電荷。例如，當(dāng)雷云與目的地之間在某一個(gè)特定位置的單向放電量和電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度已經(jīng)分別達(dá)到25~30kv/cm時(shí)，雷云就很有可能會(huì)自然地逐漸開(kāi)始向該一個(gè)位置的地進(jìn)行單向放電，并逐漸發(fā)展形成一個(gè)雙向?qū)щ姷睦自瓶諝庀葘?dǎo)通道，稱為風(fēng)云雷電空氣先導(dǎo)。大地雷力傳感器由于發(fā)射和輸出的特殊的差異性雙向電荷分別聚焦于雷力集中的上述兩個(gè)方位尖端，在雙向雷電源的先導(dǎo)位置落入或落出降低高度到距離接近地面100~300m時(shí)，同時(shí)移動(dòng)形成了一個(gè)垂直上行的雙向迎雷式雷電先導(dǎo)。當(dāng)上、下兩種直流雷電電荷先導(dǎo)相互振動(dòng)匯合時(shí)，正、負(fù)兩種電荷先導(dǎo)都會(huì)被強(qiáng)烈的短波吸引而迅速發(fā)生中和并且不斷產(chǎn)生強(qiáng)大的短波雷聲和電流，同時(shí)還可能會(huì)不斷伴隨著巨聲雷鳴或者電閃，這也就是直流電擊雷的主要短波放電處理階段。這個(gè)值的時(shí)間很短，通常只有500~100us。通常只有500~100us。在地球進(jìn)入雷云主放點(diǎn)放電階段后，雷云中的其他部分剩余的帶電荷也將會(huì)不斷繼續(xù)沿著雷云主放點(diǎn)的放電通道運(yùn)動(dòng)方式向中國(guó)大地內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)放電，從而就會(huì)產(chǎn)生一種類似間歇性的隆隆閃電雷聲。這個(gè)充電階段其實(shí)就是一次直接攻擊雷達(dá)和發(fā)射余暉的快速放大充電期，時(shí)間約在0.03~0.15秒，電流相對(duì)比較小，大約在數(shù)百安。2.3雷電過(guò)電壓的兩種基本形式2.3.1直接雷擊它主要指的也就是由于這些雷電直接地發(fā)射擊中了地下電氣通信線路、設(shè)備或其他地下建筑物，其中超過(guò)電壓而直接引起的強(qiáng)烈短波雷擊性電流經(jīng)過(guò)這些放電物體上的放電管而進(jìn)入水下地面，從而產(chǎn)生破壞性極大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，相伴的還有電磁脈沖和閃絡(luò)放電，這種雷電過(guò)電壓稱為直擊雷。2.3.2間接雷擊它指的是一種雷電不能直接地?fù)糁姓麄€(gè)電力系統(tǒng)的任何一個(gè)組成部分，而是因?yàn)槔纂娫诰€路、裝置或其他物體上進(jìn)行經(jīng)典傳感器的電動(dòng)信號(hào)感應(yīng)或者是電磁傳感器的信號(hào)感應(yīng)。這種雷電的過(guò)電壓也可以叫做感應(yīng)雷，或者被稱做雷電傳感器[3]。研究分析結(jié)果表明，只有感應(yīng)雷過(guò)電壓雷擊會(huì)使10kV架空配電線路出現(xiàn)路閃絡(luò)或故障，直擊雷過(guò)電壓造成這樣的后果不多，配電線路一般不會(huì)被雷電直接擊中而出現(xiàn)直擊雷過(guò)電壓，經(jīng)調(diào)查該類事故占雷害事故的比例小于20%，而有80%的事故都是因?yàn)楦袘?yīng)雷過(guò)電壓導(dǎo)致的。所以研究架空配電線路感應(yīng)雷過(guò)電壓有很大的價(jià)值，本文有關(guān)防雷研究的側(cè)重點(diǎn)也是感應(yīng)雷過(guò)電壓。 圖1感應(yīng)雷過(guò)電壓形成示意圖在先導(dǎo)放電過(guò)程中，配電線路被先導(dǎo)通道與雷云之間的電場(chǎng)包圍，由于有靜電的現(xiàn)象的存在，導(dǎo)線兩端的正電荷被電場(chǎng)強(qiáng)度Ex吸引，逐漸形成了束縛電荷。而導(dǎo)線上的負(fù)電荷，同時(shí)也受場(chǎng)強(qiáng)的相互排斥作用不斷地向線路兩端移動(dòng)，將電流泄入大自然中，有時(shí)也會(huì)借助系統(tǒng)的中性點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電流的傳遞。因?yàn)橄鹊酵ǖ琅c電荷的移動(dòng)比較慢，由此形成的電流強(qiáng)度就很小。由于對(duì)地泄漏電導(dǎo)的導(dǎo)線電位與遠(yuǎn)離雷云處的導(dǎo)線電位相等，在主放電階段，在架空線路附近雷電云層會(huì)對(duì)大地?fù)舸葘?dǎo)通道中的負(fù)電荷會(huì)很快的被正電荷中和掉，電場(chǎng)強(qiáng)度也會(huì)快速減小，形成的束縛電荷會(huì)快速釋放，并且向?qū)Ь€兩端移動(dòng)，從而形成感應(yīng)雷過(guò)電壓[4]。2.4感應(yīng)雷過(guò)電壓的計(jì)算2.4.1感應(yīng)雷計(jì)算方法防雷技術(shù)規(guī)程建議，架空線路上的雷電感應(yīng)過(guò)電壓與架空線路之間的距離不到65m，如果雷云向整個(gè)大地進(jìn)行放電，計(jì)算該線路上的雷電感應(yīng)過(guò)電壓的最高值，我們可以采用公式（2-1）表述：（2-1）式中 Uad——雷擊大地時(shí)感應(yīng)雷過(guò)電壓最大值，Il——雷電流幅值（一般不超過(guò)100KA）；?dS——雷擊點(diǎn)與線路之間的距離，m。式（2-1）僅僅不過(guò)是粗糙地充分考慮了線路雷達(dá)中電流的最大幅值、線路高度等因素對(duì)感應(yīng)雷過(guò)電壓的影響，未明確考慮到用于上行線路先導(dǎo)及向下放電的線路凸起物。2.4.2感應(yīng)雷過(guò)電壓峰值計(jì)算當(dāng)雷擊到配電線路的附近時(shí)，會(huì)在架空線路的三相導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。由于主放電具有一個(gè)發(fā)展過(guò)程，因此導(dǎo)線上感應(yīng)電Uad荷不會(huì)瞬間立即釋放，而是逐漸釋放，假設(shè)當(dāng)落雷點(diǎn)在10kV配電線路附近的一定距離時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。雷云落雷示意圖，如圖2所示。設(shè)雷擊點(diǎn)O距離配電線路正下方地C點(diǎn)的水平距離為s,單位m；雷電流幅值為I，單位KA；導(dǎo)線離地高度為?d圖2雷擊示意圖通過(guò)上述分析可得該線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓為（2-2）導(dǎo)線上距離桿塔中心點(diǎn)x處的過(guò)電壓與中心點(diǎn)的感應(yīng)雷過(guò)電壓相同，可以把式（2-2）中s換成 即可（2-3）通過(guò)上述計(jì)算可知，雷電感應(yīng)過(guò)電壓Ug與電流I成正比，與線路距離地的高度?d成正比，與雷落點(diǎn)到線桿之間的距離S成反比[5]。假設(shè)線路大部分為桿高為15m，在此算術(shù)中，?表110KV配電線路不同距離處感應(yīng)過(guò)電壓幅值距離(m)/I(kA)10kA30kA50kA70kA90kA100kA6656.6169.1281.4349.2507.0563.57549.7149.1248.5347.4447.0496.69041.4124.5207.3209.1373.4414.715024.874.9124.4224.5224.2249.2.510KV配電線路常見(jiàn)雷擊事故措施研究2.5.1防雷水平與電桿高度的關(guān)系研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果在各個(gè)配電線路中，當(dāng)該位置的電線桿之間高度不同時(shí)，該位置發(fā)生的雷擊頻率也不同，由圖3可以看出，在相同的雷電打擊距下，電桿越高，閃絡(luò)的電流將越大。為了大大提高線路的抗雷性能，因此應(yīng)選擇盡可能低的高度的電桿，以確保線路的安全和正常運(yùn)行[6]。圖3閃絡(luò)電流與桿高度關(guān)系圖2.5.2防雷水平與絕緣子的關(guān)系絕緣子器件是一種獨(dú)立的絕緣控制元件，能夠很好地在架空式輸電系統(tǒng)和線路中起著非常重要的作用。最初，絕緣子主要目的是廣泛應(yīng)用于高壓電線桿，但逐步開(kāi)發(fā)出懸掛于高壓電線連接塔一端的圓盤狀絕緣子。它主要是專門用來(lái)延長(zhǎng)爬電時(shí)間和移動(dòng)距離的，它通常由玻璃或者陶瓷材料制成，得名于這個(gè)絕緣子。根據(jù)DL/T620—1997顯示，我國(guó)內(nèi)陸大部分地區(qū)雷電流幅值100kA的概率為7.3%，因此在深入研究各種防雷防護(hù)措施時(shí)，我們不僅可以更多地深入考慮認(rèn)識(shí)到在本地配電傳輸線路中發(fā)生幅值為100kA或更小的雷電流對(duì)傳輸線路的直接影響。如果在10kV配電線路中產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓大于絕緣子的脈沖電壓容差值時(shí)，則感應(yīng)過(guò)電壓將沿著絕緣子表面最薄弱點(diǎn)在空氣中閃絡(luò)，形成一個(gè)新的閃絡(luò)供電通道，造成配電線路的單相對(duì)應(yīng)接地電壓短路，表2中為幾種不同的絕緣子的耐雷水平。表2不同絕緣子的雷電沖擊電壓耐受值絕緣子類型陶瓷針式絕緣子（P-15）170硅橡膠懸式絕緣子（FXBW6-10/70）230陶瓷橫擔(dān)絕緣子（S-185）250玻璃碟片絕緣子（XP-70）200由此如上表所述可知，一般配電絕緣子耐雷電壓等級(jí)峰值范圍一般在100~250kv之間，而配電線路上產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓峰值能達(dá)到560kV以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)配電線路絕緣子的耐雷最大值，因此，絕緣子容易被雷擊，配電線路易造成閃絡(luò)的現(xiàn)象，給人們生活帶來(lái)不便。為了提高防雷水平，就需要提高線路絕緣水平。2.5.3架空絕緣導(dǎo)線斷線為什么雷擊閃電經(jīng)常有效地放電會(huì)直接雷擊破壞沒(méi)有絕緣的導(dǎo)線架空板式電線：首先主要原因是絕緣線的結(jié)構(gòu)和造型所導(dǎo)致的，絕緣架空導(dǎo)線一般采用交聯(lián)半導(dǎo)電材料屏蔽和雙層交聯(lián)復(fù)合聚乙烯屏蔽材料涂層作為主要絕緣保護(hù)層，此處所需要使用的交聯(lián)半導(dǎo)體屏蔽材料本身也就具有單向放電特性，大氣過(guò)電壓中，容易在絕緣電線的導(dǎo)體中引起過(guò)電壓，并且難以沿著絕緣架空電線的導(dǎo)體表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行磁化放電[6]；其次，雷擊后絕緣電線的電磁機(jī)制也是特殊的，造成的二次雷擊閃電斷線發(fā)生次數(shù)比較多。架空裸線雷擊時(shí)，引起閃絡(luò)事故，是因?yàn)樵诠ゎl續(xù)流的電磁力作用下，電弧會(huì)沿著導(dǎo)線（導(dǎo)體）滑移，電弧在滑動(dòng)過(guò)程中釋放能量，且在損壞絕緣子或工頻續(xù)流燒斷導(dǎo)線之前，斷路器跳閘以阻止電弧，而架空絕緣線的絕緣層防止電弧在其表面滑移，電荷集中在擊穿點(diǎn)放電，如圖4所示，在斷路器啟動(dòng)之前燒斷導(dǎo)線，因此絕緣電線的雷擊失敗率遠(yuǎn)高于電線的雷擊失敗率。圖4相對(duì)地電弧圖2.5.4配電變壓器損壞圖5變壓器防雷保護(hù)接線圖根據(jù)DL/T620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》規(guī)程規(guī)定，在配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，配電變壓器的高低壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器以進(jìn)行保護(hù)。閥式避雷器應(yīng)盡可能靠近變壓器裝設(shè)，其接地線和變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)(中性點(diǎn)不接地時(shí)則為中性點(diǎn)的擊穿保險(xiǎn)器的接地端)以及變壓器的金屬外殼三點(diǎn)一起接地，接地電阻通常不大于4歐姆[7]。具體接線如圖5所示。（1）配電變壓器防雷保護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工作。避雷器、接地方式及安裝等任何一環(huán)如果出現(xiàn)了問(wèn)題，則在雷電襲擊期間保護(hù)系統(tǒng)可能會(huì)被無(wú)效，從而引起雷擊事故。農(nóng)村地區(qū)配電調(diào)變防雷配電保護(hù)站在工作中，普遍只是高度重視配變避雷器在整個(gè)農(nóng)村地區(qū)配電調(diào)變中的高壓側(cè)必須裝置配變避雷器，而往往忽略的是，在配變低壓側(cè)也必須同時(shí)裝置配變避雷器等重要問(wèn)題(特別存在是多雷區(qū)域)。因?yàn)楦邏簜?cè)避雷器向大地釋放很大的雷電流時(shí)，在接地裝置上產(chǎn)生電壓降，作用在低壓側(cè)繞組的中性點(diǎn)，低壓側(cè)繞組通過(guò)低壓線路的波阻抗接地。因此，這就直接導(dǎo)致了整個(gè)高壓側(cè)供電繞組系統(tǒng)能夠根據(jù)其電壓變化時(shí)的頻率不同，來(lái)準(zhǔn)確感應(yīng)到比輸入更高的電壓受到直流雷擊時(shí)的電壓[8]。（2）避雷器一旦遭到破壞且沒(méi)有及時(shí)被化驗(yàn)檢出。有關(guān)調(diào)查單位表示調(diào)查結(jié)果顯示一些新型避雷器在正常使用12年后還沒(méi)有真正經(jīng)歷安全檢查和安裝試驗(yàn)。雖然也已經(jīng)有一些品牌產(chǎn)品已經(jīng)做了一些質(zhì)量合格檢測(cè)，但是其中只有12%產(chǎn)品是不完全合格的。由于在配電避雷器部件受到嚴(yán)重?fù)p壞后往往無(wú)法及時(shí)對(duì)其進(jìn)行故障檢出，導(dǎo)致一些配電避雷變壓器在實(shí)際日常使用中并沒(méi)有及時(shí)得到有效保護(hù)，因此，在雷電波入侵時(shí)很容易把配電避雷器受到損壞。2.6感應(yīng)雷過(guò)電壓的危害通過(guò)上述數(shù)據(jù)分析，我們就已經(jīng)可以清楚地明顯看出，由于這種感應(yīng)式的斷線雷電給我們的一些日常生活工作帶來(lái)了極大的不便，并且很容易在某些配電線路上直接造成斷線閃絡(luò)。對(duì)于某些大型配電部件線路上的絕緣腐蝕程度雷電水平較低的配電部件，也很容易直接造成線路斷線或發(fā)生閃絡(luò)。感應(yīng)雷過(guò)電壓僅出現(xiàn)在三相導(dǎo)線中，并且相間也沒(méi)有電位差，因?yàn)橹粫?huì)對(duì)地存在閃絡(luò)。感應(yīng)雷過(guò)電壓還會(huì)沿線路傳遞，有可能進(jìn)入變電所(站)或配電室內(nèi)，或者室內(nèi)，如果波過(guò)電壓侵入，設(shè)備和人員可能會(huì)遭受雷擊。如果傳感器中的過(guò)電壓侵入到低壓系統(tǒng)，則低壓用電設(shè)備和人員安全將有機(jī)會(huì)受到威脅。3.10KV配電線路的防雷的主要措施3.1增強(qiáng)線路的絕緣由表2可知，絕緣子的抗雷擊強(qiáng)度越高，對(duì)配電線路的雷擊幾率就越低。因此提高線路的絕緣水平，可以有效的避免一定的雷擊事故的發(fā)生。為了從根本上解決10kV配電線路的防雷問(wèn)題，有必要提高配電線路的絕緣水平。理想的方法是更換絕緣材料。傳統(tǒng)絕緣材料的絕緣水平相對(duì)較低，無(wú)法很好地達(dá)到防雷目的，因此我們可以使用沖擊放電電壓更強(qiáng)，絕緣材料等級(jí)更高來(lái)替換傳統(tǒng)的絕緣材料，這可在一定程度上改善配電線路的絕緣水平，降低配電線路受到雷擊的可能性。另外，還應(yīng)認(rèn)真考慮新材料的技術(shù)應(yīng)用，需要與國(guó)內(nèi)外著名科研公司深入合作，研究開(kāi)發(fā)新型材料技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益高，絕緣性能強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)的新型絕緣材料，使配電線路的絕緣水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，可以達(dá)到并適應(yīng)我國(guó)復(fù)雜的氣候條件，從而提升整體的配電線路的絕緣水平。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，隨著線路絕緣水平的提高，雷電沖擊波在通風(fēng)線路中找不到較弱的絕緣點(diǎn)并擴(kuò)散到線路終端，因此終端于避雷器工作，避雷器的壽命會(huì)大大縮短，逐漸導(dǎo)致變壓器很容易燒壞[9]。3.2加裝純空氣保護(hù)間隙圖6可調(diào)試保護(hù)間隙純空氣保護(hù)間隙是指配電線路桿塔絕緣子旁并聯(lián)固定空氣保護(hù)柱的間隙或并聯(lián)可調(diào)固定保護(hù)柱的間隙。保護(hù)間隙的工作實(shí)際電壓比較小，略低于被保護(hù)絕緣子的工作電壓，約為90%～95%。配電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行工作時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度不能完全擊穿氣隙，保護(hù)間隙不能動(dòng)作；但是當(dāng)配電系統(tǒng)線路一旦遇到較大雷電或超過(guò)電壓時(shí)，施加在氣隙保護(hù)差距間隙上的外力電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)迅速地向上升，氣隙擊穿，保護(hù)間隙動(dòng)作。連接的工頻電弧在放電間隙處燃燒，以有效地起到保護(hù)引腳放電導(dǎo)體和內(nèi)部絕緣材料層不被明火燒傷，如圖6所示純氣隙線路避雷器的主要技術(shù)特點(diǎn)性能有：結(jié)構(gòu)緊湊、長(zhǎng)度短、重量輕、運(yùn)行可靠性高。即便這些避雷器已被丟棄了，其絕緣間隙仍然具有保護(hù)能力，同時(shí)起到機(jī)械防護(hù)和安全隔離的重要作用。缺點(diǎn)是在強(qiáng)風(fēng)高壓的作用下，氣隙避雷器的間隙距離會(huì)發(fā)生變化，電極形狀必須做成電弧。3.3金屬氧化物避雷器有或沒(méi)有火花間隙的金屬氧化物分為兩種類型，壓敏電阻片是最常見(jiàn)的一種無(wú)火花間隙的避雷器。壓敏電阻元件是由多種氧化鋅、氧化鋁、氧化銅和其他金屬鋁的氧化物經(jīng)高溫加熱電阻燒結(jié)處理制造而得形成的多晶磁性半導(dǎo)體加熱陶瓷電阻元件，具有理想的閥阻特性。在正常工頻電壓下，它通常會(huì)直接表現(xiàn)出作為一個(gè)很大的電阻，可以快捷有效地進(jìn)行隔離和直接阻止電流，因此不需要火花間隙來(lái)熄滅工頻續(xù)流引起的電弧。在由于雷電通過(guò)電壓的巨大影響下，其最大電阻值通常會(huì)自動(dòng)變得非常小，能很好地釋放雷電電流。4.綜合防雷措施的選擇4.1增強(qiáng)線路的絕緣根據(jù)雷電感應(yīng)幅值的計(jì)算，當(dāng)雷電電流幅值為100kA時(shí)，雷電點(diǎn)距離配電線路66m，則此線路的感應(yīng)過(guò)電壓最高可達(dá)563.4kv。目前我國(guó)現(xiàn)有的10kv配電線路上的絕緣子很小，大多數(shù)是P-15針形絕緣子。如果作用于563.4kV的過(guò)電壓下，則非常容易在絕緣子表面上部發(fā)生閃絡(luò)，造成停電，發(fā)生工頻自轉(zhuǎn)短路事故。想要更好的降低線路的跳閘率，那就必須要加強(qiáng)配電線路的絕緣保護(hù)。但隨著線路絕緣性能水平的的提高，雷電沖擊波將會(huì)在整個(gè)線路上迅速傳播到終端，極易誘發(fā)變壓器被燒毀等事故。因此，我們可以通過(guò)考慮，可以適當(dāng)加強(qiáng)絕緣子絕緣的程度來(lái)加強(qiáng)線路絕緣的選擇。同時(shí)，如果容易碰到雷擊的線段，可以考慮采用線路避雷器對(duì)受到雷擊的電流進(jìn)行放電，既經(jīng)濟(jì)又安全，這樣可以大大改善線路防雷性能[5]。4.2保護(hù)間隙與自動(dòng)重合閘裝置配合使用從上面所述保護(hù)間隙的作用介紹中我們可以知道，保護(hù)間隙在配電系統(tǒng)中具有很好的保護(hù)作用。但是，安裝保護(hù)間隙容易造成線路的抗雷性能水平大幅度降低，與此同時(shí)雷擊建弧率和開(kāi)關(guān)跳閘的風(fēng)險(xiǎn)被提高了。因此，將自動(dòng)重合閘裝置和保護(hù)間隙相結(jié)合，開(kāi)關(guān)跳閘現(xiàn)象的發(fā)生就會(huì)減少。采用自動(dòng)重合閘設(shè)備的配電線路中，雷電自動(dòng)重合閘的成功比例最高可達(dá)75%～95%。不僅是可以避免線路的永久性故障且可避免線路開(kāi)關(guān)頻繁跳閘是保護(hù)間隙與自動(dòng)重合閘裝置相互結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)[13]。4.3安裝自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置在一個(gè)容性輸出電流超過(guò)10A的電網(wǎng)中，安裝一個(gè)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置，建弧率會(huì)大大地降低，供電的可靠性也得到了保障。雷電中過(guò)電壓大而動(dòng)作的時(shí)間卻很快是其中一個(gè)特點(diǎn)。雷擊后電流和工頻續(xù)流是引起絕緣子的熱損傷的主要是原因之一，即容性電流。某些類型的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置，補(bǔ)償后剩余電流范圍可以控制在5A以下，為減少雷電輸出后的可靠消弧創(chuàng)造了條件[14]。4.4無(wú)間隙氧化鋅避雷器用于防護(hù)設(shè)備研究結(jié)果表明，沒(méi)有一個(gè)線電間隙避雷器它就會(huì)大大程度延長(zhǎng)這種無(wú)間隙避雷器的的使用壽命。因此，在大型配電線路中，如果采用無(wú)焊接間隙的配電避雷器，不僅可能會(huì)極大地直接增加了配電線路的安全性和風(fēng)險(xiǎn)，而且因?yàn)樗鼈兊氖褂脡勖鄬?duì)較短，會(huì)直接對(duì)其導(dǎo)致更多的維護(hù)成本。但由于這種采用無(wú)導(dǎo)電間隙管的氧化鋅管式避雷器的動(dòng)作殘壓相對(duì)較低，氧化鋅避雷閥體本身具有良好的100毫伏安電壓特點(diǎn)，動(dòng)作時(shí)避雷電壓比普通電力配電站等線路避雷設(shè)備的高避雷電壓和沖擊電壓所能能夠耐受的動(dòng)作電壓范圍要小[15]。它既同時(shí)具有其他任何種別的靜電防雷保護(hù)產(chǎn)品所不可欠缺的優(yōu)秀防雷保護(hù)性能，又同時(shí)具有一種人人不可輕易取得的防雷作用。因此，無(wú)間隙氧化鋅避雷器主要廣泛用于保護(hù)電力配電站的變壓器、支柱驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)、電力電纜、計(jì)數(shù)控制裝置等各種電力設(shè)備，具有明顯的配電防雷保護(hù)作用。圖7脫離器安裝示意圖二是采用了脫離器串聯(lián)無(wú)間隙氧化鋅避雷器。當(dāng)避雷器損壞失效時(shí)，即在泄漏的電流已經(jīng)達(dá)到規(guī)定限制值時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)作，既能夠及時(shí)地排除故障避雷器的短路所引起的停電，又有利于工作人員及時(shí)地查找故障避雷器，以便于對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和更換。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于自動(dòng)脫離器本身就是避雷器的主要附屬物，其質(zhì)量參差不齊，造成了大批因自動(dòng)脫離器的質(zhì)量問(wèn)題而引發(fā)的重大雷擊事故。例如，脫離器的塑料外殼經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后出現(xiàn)了裂紋，導(dǎo)致了脫離器的拒動(dòng)或錯(cuò)位。為避免這類現(xiàn)象，可以考慮選用帶有金屬殼體的拆卸儀，如圖7所示。4.5加強(qiáng)線路維護(hù)10kV配電線路的運(yùn)行壓力較大，在運(yùn)行過(guò)程中可能引起問(wèn)題并影響配電線路的防雷性能。因此，需要加強(qiáng)配電線路的運(yùn)行和維護(hù)。首先，需要增強(qiáng)維護(hù)人員的責(zé)任意識(shí)，提高維護(hù)人員的技術(shù)水平。供電所需要定期對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核，使維護(hù)人員意識(shí)到運(yùn)行維護(hù)工作的重要性，并維護(hù)人員充分了解工作環(huán)境、設(shè)備狀況、線路情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決線路在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并且還要組織科學(xué)合理的運(yùn)維技術(shù)規(guī)范。例如進(jìn)行科學(xué)排班，讓每一個(gè)區(qū)段都能夠保證有充足的人員進(jìn)行巡視。并且通過(guò)科學(xué)的管理，進(jìn)行區(qū)段責(zé)任劃分。讓運(yùn)維人員有一定的責(zé)任意識(shí)，提升工作的積極性，保證整體的運(yùn)維工作能夠順利進(jìn)行[11]。還要定期對(duì)線路以及設(shè)備進(jìn)行巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的事故災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)，如一些樹(shù)木整體生長(zhǎng)過(guò)高，可能引發(fā)雷擊事故的風(fēng)險(xiǎn)等。通過(guò)早發(fā)現(xiàn)早處理，將各種風(fēng)險(xiǎn)降到最低，從而對(duì)線路進(jìn)行保護(hù)，確保整體線路的安全性能得到保障。此外，應(yīng)該加強(qiáng)電