杨思霖

摘 要：本文作者结合我县实例,全面分析了配电网装置的防护现状和雷害原因,并对配电装置目前在网络结构、绝缘水平、防雷措施等防雷接地保护方面提出了一些建议。

关键词：10kV配电网；接地装置；改进措施

1、引言

近年来，随着国家加大基础设施的投资力度，配电网改造不断完善，线路的绝缘水平也较过去有所提高，但由于雷击而引起配变、架空线路、柱上断路器、家用电器烧毁的事故仍屡有发生，并呈增长趋势，危及配电网的安全可靠稳定运行。我县地处东南沿海，又有许多线路沿山路架设，仅2010年，我县10kV及以下配电设备事故遭雷击的就有20起，占整个配电事故率的40%。因此应认真分析和研究配电网的防护现状、雷害原因、防雷缺陷和改善接地装置，降低雷击的可能。保证配电设备的安全运行。

2、10kV配电网装置防雷接地现状

2.110kV配电线路及设备

目前我县运行的10kV配电线路大约有1600km，分布于城郊结合部及海边、空旷的田野、山区和半山区地区。配电线路杆塔的平均高度比送电线路的杆塔低，并且一部分配电线路地处城镇中，周围有建筑物和树木的屏蔽，雷直击线路的概率比送电线路少，感应雷过电压是线路雷害跳闸事故增多的主要原因。在空旷的田野，配电线路由于没有其他高大建筑物的保护，易受到直击雷的危害。因配电线路绝缘水平较低，线间距离也较小，10千伏架空铝芯主干线导线截面规定不小于120平方毫米，仍有30% 的线路达不到这个标准。分支干线截面应为95平方毫米，而农村35平方毫米及以下平方毫米导线仍在运行，占线路总长40.33%，受到直击雷后很容易击断引起跳闸。感应雷过电压的幅值最高可达500kV左右，对配电线路绝缘的威胁也很大，可能造成绝缘子的闪络故障、击穿或击断。据不完全统计我县从2010年5月到10月，10kV及下配电事故为30起：其中由于雷击的就有18起，占整个配电事故率的60%。甚至有些开闭所10kV线路在雷电活动强烈时全部跳闸，极大地影响了供电可靠性和电网安全运行。

2.2 低压三相四线制的供电方式

我国现行的低压公用配电网络，通常采用的是TT或TN-C系统，实行单相、三相混合供电方式。即三相四线制380/220V配电，同时向照明负载和动力负载供电。接地保护系统只有相线和地线，三相动力负荷可以不需要中性线，只要确保设备良好接地就行了，系统中的中性线除电源中性点接地外，不再有其它的接地连接，防雷性能很差。

2.3 建筑物防雷接地

随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备，建筑物布线不合理，导线连接不规范，接地装置不合格。随意性很强。我县每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常大。3、配电网装置防雷接地的原因分析

3.110kV配电网设备

10kV配电设备从计划、初堪、设计施工、安装工程验收都存在以下问题：

1)在规划设计上强调规程，脱离实际。在线路防雷、接地设计时，设计人员往往是根据设计手册中全国各地平均雷电日分区及城市归属地来判断本地雷电强度，并以此作为设计参数。

2)在工程建设中没有“因地制宜”。接地装置施工时，施工人员往往只是按照标准施工图集下料做接地极，而不论当地土壤电阻率实际大小和土质的变化，具体问题没有具体分析。摇测时也不注意季节、天气的影响而给予校正。新设施投运前验收程序不规范，往往造成潜在缺陷。

3)配电设备运行环境条件差。在我县部分村庄，有些电力设施老化比较严重，配电网设备陈旧，100多台配变运行时间超过10年，有50%左右的开关、金具运行超10年。部分区域所处地区近几年雷电日明显增多，强度明显加大。

4)在维护保养工作中清扫不及时，执行规章制度不到位。过去规定的线路、设备“逢停必扫”的制度不再执行，线路瓷件检修取消。运行维护人员责任心不强，线路巡视不到位，消缺不及时，设备带病运行，抵抗自然灾害能力下降，雷击事件经常发生。

5)配电网设备遭受雷击事故的原因是直击雷过电压和感应雷过电压。10kV 配电网无避雷线保护、绝缘水平低,接地电阻不合格，材料质量达不到技术要求、工程安装质量不规范，运行维护不到位、中性点接地方式不正确，易受直击雷和感应雷的危害。柱上断路器、刀闸、避雷器、变压器、套管等设备常遭雷击损坏。对配电线路绝缘的威胁也很大，可能造成绝缘子的闪络故障。导线击断，断路器跳闸。在雷雨季节配电变压器经常遭受雷击,由于接地电阻过大,达不到规程规定值,雷电流不能迅速泄入大地,造成避雷器自身残压过高,或在接地电阻上产生很高的电压降,引起变压器烧毁事故。

3.2 低压配电网的防雷接地

接地的类型分为工作接地、防雷接地、保护接地、重复接地和防静电接地等等，在低压配电网中，TT系统适用于除变压器低压侧中性点直接接地外，中性线不得再接地且保持与相线相同的绝缘水平，在此系统中，必须保证中性线足够的机械强度，且保证施工质量，该系统常用于建筑物供电来自公共电网的地方。

3.3 外壳接地与电器中性点接地（中性点接地方式不规范）

正常运行时电气设备外壳是不带电的。当电气设备其中一相的绝缘破损,产生漏电而使金属外壳带上相电压时,人一接触就会发生触电事故。实行保护接地后,设备的金属外壳和大地已有良好的连接。当发生单相接地时，非故障相对地电压可能升高为1.732倍相电压（即线电压），由于电容的倍压效益，接地点的间歇性电弧可能在电网中引起更高的过电压，使非故障相的绝缘薄弱点被击穿，当雷击发生时，危及设备和人身的安全。

3.4 接地装置不合格，接地电阻过大，泄流能力低，雷击电流不能快速入大地，也是造成配电网设备雷击的主要原因。

3.5 建筑物的防雷布线不规范，工作接地，保护接地不符合要求，

在一座楼房或一群建筑物内，分别做多个相互没有联系的接地网是相当困难的，同时以要与各种地下管道，电缆屏蔽夹层和各种金属构件没有足够的安全距离，这在设计施工中是难于做到的，即便建系统时做到了，在以后的日常维护和改造中也会被破坏。

3.6 过电压对电气设备的影响

过电压分为大气过电压和操作过电压，过电压会造成电气设备绝缘降低，设备损坏，危害人身、设备安全，破坏配电网稳定。

3.7 安装方式不合理，产权分界点不明显，运行维护管理不到位。

4、10kV及以下配电网装置防雷接地改进措施

4.110kV配电线路

1)防止雷直击导线。对配电线路上特别高的杆塔、个别带有拉线的杆塔、终端杆塔、交叉跨越等易受雷击的地点应加装必要的防雷保护设备，如线路防雷避雷器，特别是采用跌落式避雷器，既加强了线路避雷效果，又给雷击跳闸后线路巡视人员的工作开展提高效率。

2)加强绝缘是提高线路耐雷水平的有效措施。如对10kV钢筋混凝土电杆配电线路，用铁横担时宜采用支柱绝缘子或瓷横档。运行经验证明，我县今年的10kV配电线路改造采用支柱绝缘子或瓷横档比前几年采用的P-15或P-1024的针式绝缘子的耐雷水平要好。

3)更换导线的连接线夹，应采用性能较好的安普线夹作为导线连接器。因为安普线夹的导电性能和连接紧固程度比并钩线夹好。

4.210kV配电设备（变压器、断路器等）

我县10kV配变大多数为Y，yn0或D，yn0接线，在配变的高压侧安装氧化锌避雷器进行保护。避雷器的接地线与变压器低压侧中性点、变压器金属外壳连接在一起共同接地。外壳接地运用螺栓拧紧,不可用焊接直接焊牢,以便检修。采用三点共同接地的接线方式可以避免雷电流在接地电阻上产生的压降与避雷器的残压叠加在一起作用在配变的主绝缘上。但这种接法会将变压器接地装置上因雷电流产生的压降通过低压侧中性线传递到低压用户中。因此低压侧也必须加装氧化锌避雷器。低压侧装了避雷器，当高压侧避雷器放电，接地装置上电位升高到一定值时，则低压侧避雷器就会放电，使低压侧绕组出线端电位与其中性点及外壳的电位差减小，就能消除或减小“反变换”电势。降低直击雷的效果。

柱上断路器的绝缘水平较低，相间距离小，雷击时容易引起短路事故，造成用户停电。所以，对柱上断路器必须有防雷保护措施，可用避雷器或间隙保护。

4.3 低压400V供电线路

采用保护接地是当前低压电力网中的一种行之有效的安全保护措施。通常有两种做法，即接地保护和接零保护。将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接是电气工作的一个重点，也就是我们通常说的接地。将电气设备和用电装置的金属外壳与系统零线相接叫做接零。由于电力系统中采用保护接地，是我们对用电设备、金属结构及电子等设备采取的接地保护措施，这样就可以避免电器设备漏电、线路破损或绝缘老化漏电等漏电事故造成的伤害。通过接地导体将可能产生的线路漏电、设备漏电及电磁感应、静电感应等产生的过电压通过接地回路导入大地，而避免设备等的损坏及保证人生的安全。

4.4 配电网接地装置的要求

根据配电装置的运行规范要求，调整土壤电阻率，使接地电阻达到要求：

4.4.1配电网接地装置的接地电阻要求

①配电变压器安装在由其供电的建筑物内时，不宜大于4Ω;②保护配电变压器的避雷器其接地应与变压器保护接地共用接地装置;③保护配电柱上断路器、负荷开关和电容器组等的避雷器的接地线应与设备外壳相连，接地装置的接地电阻不应大于10Ω;④配电变压器高压侧工作于不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统，当该变压器的保护接地接地装置的接地电阻符合式刀搀50/I脀求且不超过4Ω时，低压系统电源接地点可与该变压器保护接地共用接地装置;⑤当建筑物内未作总等电位连接，且建筑物距低压系统电源接地点的距离超过50m时，低压电缆和架空线路在引入建筑物处，保护线（PE）或保护中性线（PEN）应重复接地，接地电阻不宜超过10Ω;⑥向低压系统供电的配电变压器的高压侧工作于低电阻接地系统时，低压系统不得与电源配电变压器的保护接地共用接地装置，低压系统电源接地点应在距该配电变压器适当的地点设置专用接地装置，其接地电阻不宜超过4Ω;⑦配电变压器高压侧工作于不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统，当该变压器保护接地的接地装置的接地电阻不大于4欧要求时，低压系统电源接地点可与该变压器保护接地共用接地装置;⑧低压系统由单独的低压电源供电时，其电源接地点接地装置的接地电阻不宜超过4Ω;⑨TT系统中当系统接地点和电气装置外露导电部分已进行总等电位连接时，电气装置外露导电部分不另设接地装置。否则，电气装置外露导电部分应设保护接地的接地装置，其接地电阻应符合下式要求：R≤50/Ia式中：R—考虑到季节变化时接地装置的最大接地电阻，Ω； Ia—保证保护电器切断故障回路的动作电流，A。4.4.2配电网接地装置的安装①接地装置安装质量的好坏决定了配电设备的防雷装置是否起到良好的保护作用的关键，因此接地可靠，符合技术规范，才能很好地起分流作用，才能保护配电设备;②高低压侧避雷器接地线、配变外壳和低压侧中性点应连接在一起共同接地(中性点不接地运行时，在中性点对地加装击穿保险器);③避雷器接地引下线(即与配变外壳间的连线)越短越好。因为，即使0.6m长的接地线，其电感L约为1mH，在不大的雷电波陡度di/dt=10kA/μs时，接地线上的压降也达Ldi/dt=10kV这样不小的数值。为此，对于高压侧，避雷器应装于高压跌落式熔断器的下端。这样不仅能减少接地引线的长度，也给避雷器安装预试带来方便(取下跌落式熔断器，做好安全措施即可进行，不会影响高压线路运行)；其次当避雷器质量不良，放电不能熄弧时工频续流使高压跌落式熔断器熔断，熔管自动跌落，可避免因此造成对高压线路供电的影响，减少线路的跳闸率。4.4.3 接地电阻不合格的处理措施：

①更换土壤。这种方法是采用电阻率较低的土壤(如粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内。此方法可用在多岩石的地区，如高山、坡地等;②人工处理土壤。在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性;③深埋接地极。在不能用增大接地网水平尺寸的方法来降低流散电阻的情况下，如果周围土壤电阻率不均匀，地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值;④多支外引式接地装置。如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊、水井、泉眼、水库、大树下等土壤电阻率较低的地方，或者敷设水下接地网，以降低接地电阻;⑤利用接地电阻降阻剂。在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低接触电阻的作用;⑥采取伸长水平接地体。

4.5 加强工程质量、运行维护，产权分界管理。

作为县级配电网络，都以10kV及以下最多。产权属于不同的所有者，有的属于供电部门的，有的属于用电户的，但不管是哪一方出问题都可影响整个配电网的安全运行，所以必须划清产权关系，双方交流合作，制定相应的运行维护计划。按相关的技术要求进行巡维。因为，配电网设备长期暴露在自然环境中，野外环境的变化、线路走廊附近工厂的污染，人为的破坏以及杆塔塔基周围取土挖土的随意性，会使防雷、接地装置发生避雷器损坏丢失，绝缘瓷套污染，杆塔接地引下线断股，杆塔接地装置缺失，需要及时更换补缺。

5、结束语

为了防止雷击事故， 保证配电网安全可靠运行， 应采取必要的、经济合理的防雷接地保护措施。对配电设备应根据具体条件装设必要的防雷保护装置。此外，防雷保护装置的接线要合理，产品质量应合格。中性点非有效接地的6～35 kV 配电系统中雷害事故往往伴生一些内过电压。因而配电网防雷接地是系统工程,只有全方位采取综合治理措施,才能有效防止雷害事故,提高配电网安全运行水平。

参考文献：

[1]《电力系统接地技术原则》.中国电力出版社.王洪泽,杨丹,王梦云编著.

[2]《高电压技术》重庆大学出版社.唐兴祚编著.

[3]《供配电设计手册》中国计划出版社.

[4]《农村低压电力技术规程》DL499-92.