(广东电网揭阳供电局)
摘要：电力系统的运行中，需要借助配电线路的防护技术支持，而配电线路同样需要防雷过电压等保护措施，避免雷击停电事故，极大的降低雷电或是其他安全事故的出现几率，促使电力配电线路的运行更为高效，为整体性电力系统的安全运行提供技术保障，本文主要分析防雷过电压保护器在配电线路中应用的结果。
关键词:雷击，过电压保护器，10kV配电线路
【前言】10kV配电线路在恶劣的环境下容易发生各式各样的故障，其中雷击造成的故障是较为常见的一类故障形式。揭西供电局凤江供电所，虽然对配电网进行改造和升级，但由于地里位置、季侯的变化，运行时间的年限等原因，近几年10kV线路雷击故障频繁发生。特别是线路走廊位于山丘地带和开阔地带的线路经常受雷击影响跳闸。10kV配电网具有分布广、设备多、绝缘水平低的特点，容易因过电压造成绝缘事故。目前，揭西供电局10kV线路大多以架空线路为主，线路地处旷野，易受雷击。在配网故障中，雷击造成的故障占总数的30％～40％，严重威胁着电网的安全可靠运行。因此，对配电线路应采取必要的防雷措施。
1、线路出现大气过电压的原因及危害
配电线路出现大气过电压的原因主要有2种：一是雷直击于线路引起的，称为直击雷过电压；另一种是雷击于线路附近地面，由电磁感应所引起的，称为感应过电压。
1.1直击雷是雷云与大地之间发生的雷电放电现象，当雷云接近地面时，由于静电感应作用使地面感应出异性电荷，两者之间存在着巨大电场，由于雷云中的电荷分布不均匀且大地亦不平坦。使雷云与大地间的电场分布不均匀，一般地面凸起处电场较强。当电场强度达到（25—30kv/cm）时，就会发生雷云与大地凸起物间的放电。即发生直击雷。
1.2当雷云接近地面或高压导线时，将在地面或导线上感应出大量的异性电荷，当雷云存在时，这些异性电荷受雷云电场的束缚，形成静止电荷，当雷云对其它目标放电后，其电场消失，导线上原来受到束缚的异性电荷因失去电场束缚而变成自由电子。自由电子沿导线向两侧移动，形成很高（可达500—600kv）的电压，从而使系统遭受过电压为感应过电压。而配电线路上出现的感应过电压约占85％，直击雷过电压约占15％。
2.架空导线雷击断线的防范和技术措施
2.1绝缘导线的雷击断线特性与裸导线的情况相比有明显不同。在直击雷或感应雷过电压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，不会集中在某一点烧灼，因此不会严重烧伤导线；而绝缘导线则不同，雷电过电压引起绝缘子闪络并击穿导线绝缘层时，被击穿的绝缘层呈一针孔状，接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整齐地烧断。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。因此，裸导线的断线故障率明显低于架空绝缘电缆。
2.2根据上述架空绝缘导线线路雷击断线机理分析可以看出，及时切断雷电流引起的工频续流是防止架空绝缘导线线路雷击断线事故的根本方法。目前大多采用金属氧化物避雷器,虽然金属氧化物避雷器可起到防止雷电过电压的作用，但它有如下不足：一是安装时必须剥除绝缘电缆的绝缘层，导致雨水沿绝缘层剥除点渗入，腐蚀绝缘电缆的金属导线；二是避雷器不仅长期承受工频电压作用，同时还要间歇地承受雷电过电压及工频续流的作用，容易老化，其故障很多，成本很高；三是若大的雷电流通过避雷器，会导致避雷器承受不了而损坏，引起短路接地，导致线路断线。
2.3总体上来讲，相应的防范措施主要有“疏导”和“堵塞”两种方式。所谓“疏导”就是将绝缘子附近的绝缘导线局部裸线化，使工频电弧弧根转移或固定在特制金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。该方式操作简单、投资少，但局部裸露，存在密封和绝缘缺陷，并且装置经常会存在抗震性能较差的问题，在线路风吹舞动时，常发生故障。所谓“堵塞”就是阻止雷击闪络后工频续流起弧，例如带串联环型外间隙金属氧化物避雷器，另外还有绝缘子两侧局部采取加强导线绝缘、延长雷击闪络路径、降低工频电弧建弧率等方法。该方式防护效果好，但施工复杂、投资大。
3.防雷过电压保护器在10kV配电线路中的应用分析
3.1线路防雷过电压保护器的工作原理
3.1.1线路绝缘子防雷过电压保护器限流元件与线路绝缘子并联，通过限流元件、串联球间隙的间隙配合，即在限流元件的上方安装可调节动间隙球和绝缘子上方的绝缘导线上安装静间隙球，当线路受到雷击过电压时，感应过电压尚未达到绝缘子闪络时保护器球间隙开始放电，之后将雷电流导向氧化锌限流元件，雷电流经氧化锌限流元件释放，而工频续流则被氧化锌限流元件截断，达到“避雷”的目的，从而防止架空绝缘线路雷击断线及绝缘子闪络或击穿，保护架空绝缘线路，避免发生断线、绝缘子闪络或击穿而造成大面积停电和售电量的损失或引起重大的人身伤害事故及由此引发的巨额经济赔偿。
3.1.2当线路出现短时工频过电压时，即使线路处于弱绝缘（工频耐受38kV），保护器仍然保证放电，起到保护作用。而且保护器在放电过程中，会在保护器的非线性电阻上保留一个我们通常所说的“残压”，在雷电压过后的系统工频电压下，能自己熄灭工频续流，由此保持系统不失压，避免系统失压和继电保护动作跳闸情况的发生，进而提高供电质量保证正常供电，增加经济效益，提高供电可靠性。
3.2防雷过电压保护器的功能特点
3.2.1安装时不须剥除绝缘电缆的绝缘层，不会导致雨水沿绝缘层剥除点渗入，腐蚀绝缘电缆的金属导线；
3.2.2线路正常运行时，线路绝缘子防雷过电压保护器不承受持续工频工作电压的作用，处于“休息”状态不容易老化，限流元件电阻阀片的荷电率可以取得高一些，雷电冲击残压可以随之降低；
3.2.3限流元件只有在一定幅值的雷电过电压作用下球间隙动作后，限流元件本体才处于工作状态，因此其外绝缘水平（绝缘外套爬电距离）可以低于无间隙避雷器；
3.2.4在正常设计的线路上，有足够的耐受操作过电压的能力，间隙大小可选择避免操作过电压作用的动作，这样可以大大减轻限流元件动作负载试验的压力，不会导致限流元件承受不了而损坏，引起短路接地，导致绝缘电缆断线、绝缘子闪落或击穿；
3.2.5因球间隙的隔离作用，即使限流元件电阻片劣化，也不至
于影响线路的正常运行。
3.2.6线路过电压保护器与线路绝缘子并联，当雷击塔杆或避雷线时，雷电流引起的高电位使线路保护器的串联间隙动作，降低了塔臂和导线之间的电位差，保证绝缘子不再闪络，从而避免线路跳闸停电。在串联间隙动作后，限流元件本体的残压不仅被限制到远低于干绝缘子内闪络电压，而且在雷电压过后的系统工频电压下，能自己熄灭工频续流，保证正常供电（如图1）。
（图1）
3.3防雷过电压保护器应用范围
采用线路防雷过电压保护器防护配电线路的雷电过电压，其作用大致有两个方面：一是护直击雷，通过吸雷电放电能量，达到保护的目的；二是安装过电压保护器后能够限制配电线路的感应过电压。线路过电压保护器可广泛适用于额定电压10kV，额定频率50HZ的配电线路，特别适用于绝缘导线线路。用于限制雷电过电压，有效地阻止架空绝缘导线发生雷击断线事故。
4.防雷过电压保护器的应用结果
揭西供电局从2013年6月以来，连续对十几个供电所易遭受雷击的二十几条10kV线路加装了防雷过电压保护器，各所反映自加装后未出现线路因受雷击断线情况，受雷击影响跳闸次数也减少，反映情况较好，凤江供电所在2016年未加装防雷过电压保护器之前，10kV配电线路平均受雷击影响线路跳闸12次，其中发生断线故障3次，为防止架空导线因雷击跳闸及断线事故，于2016年年底对易遭受雷击的10kV阳东线、鸿西线等线路加装了防雷过电压保护器后。今年雷雨天气这几条线路没有发生一起因雷击过电压而造成架空导线断线的情况，受雷击影响线路跳闸1次，大大提高了线路的运行可靠性和安全性，取得了良好的效果。
四、结语
综上所述，线路防雷过电压保护器安装方便、经济，过电压保护功能可靠，是防止10kV配电线路受雷击影响发生故障跳闸设备损坏，最直接的应用方法。
五、致谢
该论文结合揭西供电局凤江供电所配电网络实际状况，对防雷过电压保护器进行分析在10kV配电线路中应用的结果，谢谢各位师傅们对本论文的细心教导，是你们给该论文的编制提供了宝贵意见，谨此致谢！
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