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摘要：雷电对电力设备有很大的危害性，配电网防雷的目的是使线路的雷害跳闸次数减少到最低限度、配电线路设备损害几率最小，因此必须对雷击损害配网设备的机理进行分析。本文根据作者的工作经验及总结对电力系统中配网自动化进行了探讨。
关键词：电力系统；配网设备；防雷保护
雷电是自然界中存在的普遍现象，对电力系统的安全运行造成了很大影响，常见影响是电力设备损坏、建筑安全存在安全隐患等。如果发生的雷击力度较大，还会造成人员伤亡，对电力企业造成了严重的经济损失。因此，必须及时对雷电发生的类型和损害程度进行分析，根据实际情况，针对性的提出一些解决措施，保证电力西戎配网设备的安全。
1 常见雷电类型
1.1 感应雷
电磁感应雷和静电感应雷是感应雷的主要形式。电磁感应雷表示在雷电发生后，雷电流可以在周围形成电磁场，导致周围金属导体产生雷电压。静电感应雷表示雷电直接击中地面后，地面上比较突出的建筑物会感觉到雷电，然后产生异性电荷。当雷电和其他建筑物接触放电后，就会在建筑物顶部聚集，影响感应电荷的束缚力，然后以雷电形式传播、产生雷电。
1.2 直击雷
当电场强度可以穿透空气时，地面突出物就会在雷击的作用下，产生放电现象，此种现象称之为直雷击。一般情况下，直接雷强度非常大，电压可以达到几万伏或几百万伏，破坏性较强，产生此种现象的主要原因是雷云积存的大量能量在短时间内释放。
1.3 雷电波入侵
雷电波入侵表示利用架空线路和金属管道传导雷电，将雷电波引入室内。此种现象的危害性较大，给人身和电器设备的安全造成了严重影响。
2雷击损坏配网设备的原理
2.1 雷电损坏配电变压器的原理
雷电包含了三种类型，即直击雷、感应雷与雷电波入侵。其中后两种雷电类型的入侵会使配电网线路电压高达几十万伏，甚至会在正逆变换过电压的条件下，击穿配电变压器绝缘层，导致火灾与爆炸事故的发生。因此，笔者首先从以下两方面分析了正逆变换过电压原理：一是，正变换过电压的产生原理。当在低压线路中有雷电波入侵时，冲击电流会在高压绕组上出现感应电动势，并通过配电变压器低压绕组，造成高压侧中性点电位的上升，使匝间、层间的梯度电压加大，这就是正变换过电压产生的原理；二是逆变换过电压产生原理。当lOkV侧出现雷电波入侵时，就会使避雷器产生动作，以限制雷电压峰值。避雷器动作后，雷电流通过避雷器流到接地电阻上。如果我们用R来表示接地电阻，用I来表示雷电流为，那么接地电阻上的电压降为IR；当I=4kA，R=4Ω时，则IR=16kV，这个电压通过低压绕组的中性点，传递到低压绕组和低压线路上。因为低压线路和设备并不具备较高的绝缘水平，因此很可能出现对地绝缘击穿的情况，从而造成低压线路短路接地，尽管没有造成对地绝缘击穿现象，也会因为这时候的低压侧线路也会经导线波阻抗接地，最终造成雷电压IR全部或大部分加在低压绕组上。低压绕组受到这个电压后，通过低压绕组与高压绕组之间的电磁感应，在高压绕组上产生很高的过电压，这就是逆变换过电压产生的原理。
2.2 雷击损坏架空裸导线的原理
如果在架空裸导线上发生直击雷或者感应雷过电压作用，那么就会导致绝缘子闪络情况的出现。在电磁力的作用下，连续工频电流电弧也会顺着导线进行快速移动，经过热应力的作用，孤腹在弧根的带动下沿着向上的方向在导线上运动，而它移动的方向就是负荷侧。在其移动过程中，电弧弧根的温度一般是较高的，可能会会损坏导线，而孤腹的温度比弧根要低，不足以造成对导线的烧损。
2.3 雷击损坏绝缘导线的原理
当绝缘导线上受到直击雷或感应雷过电压影响时，很可能会造成导线绝缘层与绝缘子都发生闪络、击穿情况。一般被击穿绝缘层会变成针孔状，弧根也会在这个针孔处被固定住，由于受到绝缘层的影响，连续工频电弧也不能正常的进行移动，并出现燃烧情况，造成导线烧断的严重后果。
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3配网设备防雷措施
3.1 配电变压器防雷措施
（1）工厂企业和单位等用户可将配电变压器放置在配电室内，并在建筑物上安装避雷针，从而有效防止直击雷损害。
（2）单接地网，配电变压器高、低压侧均装设避雷器。避雷器的接地线、变压器低压侧的中性点和变压器的金属外壳三点连接在一起接地。如图1所示。部颁DL/T620—1997《交流电气装置的过电压和绝缘配合》推荐此种防雷措施。
（3）使用新型防雷变压器。采用低压侧加装有平衡绕组的防雷型变压器（接线变压器），通过绕组接线方式的变换使接地电阻的电压降至同一铁芯形成个相反的磁势，并互相抵消，从而不能变换到2.2 架空裸导线防雷措施
对于架空裸导线，理论上采用避雷线进行防雷保护，但由于成本高、施工不便，目前基本上不采用避雷线防雷。如今在一些雷电频繁路段安装线路避雷器，并做好杆塔接地，即可有效防雷。
3.2 绝缘导线防雷措施
（1）更换防雷型绝缘子
对于10kV绝缘导线，一般也不采用避雷线防雷。可将原绝缘子更换为防雷绝缘子，将铁横担更换为玻璃钢绝缘横担（雷电频繁地段），以提高绝缘子耐压水平及雷电冲放电压，并降低工频建弧率。
（2）采用穿刺型防雷金具
穿刺型防雷金具主要根据雷电断线机理采用疏导方式进行防雷，目前可预防20kV及以下的直击雷和感应雷。穿刺线夹将燃弧点转移到线夹上，虽然也引起工频短路接地故障，但避免了导线的烧损烧断。如图3所示。
（3）采用穿刺型避雷器
穿刺型避雷器由避雷器本体、空气间隙和固定在绝缘导线上的穿刺线夹3部分组成，可以避免接地故障跳闸。如果氧化物避雷器受到损害，则直击雷或感应雷作用于导线时，燃弧点由导线转到穿刺线夹上，从而避免了导线断线。因此应做好氧化物避雷器的巡检工作，才能有效避免接地故障跳闸，提高供电可靠性。如图4所示。
3.3电缆防雷措施
10kV电缆基本上采取在电缆终端头附近安装避雷器，同时终端头金属屏蔽、铠装必须接地良好。
3.4低压线路防雷措施
低压线路应从配电变压器出口处安装避雷器或击穿保险器，同时做好接地，接地装置的接地电阻应小于4Ω。在干线和分支线终端处应重复接地，接地电阻小于10Ω。为防止雷电波沿低压线路侵入用户，接户线的绝缘子铁脚应接地，接地电阻应小于30Ω。低压接地线应避开建筑物避雷针引下线，防止雷击避雷针引起的大地电位上升导致的线路、电器烧毁。
4.结束语
如何为经济持续高速增长、率先基本实现现代化提供更高的供电质量和服务水平，是摆在我们面前的严峻课题，在市场经济优胜劣汰的机制下，建立并完善配网自动化/配网管理系统，也是关系到供电企业自身生存与发展的重要环节。所以配网系统的自动化建设需要根据实际情况选择最优化的施工设计、最合理的实施方案、最先进的施工设备。
参考文献：
[1]包晶晶.35/10kV总降压变电站电气设计与防雷保护研究[D].南昌大学，2012-05.
[2]徐航航.架空电力线路防雷与接地的研究[D].东北石油大学，2013-04.
[3]谭威.输电线路绝缘子并联间隙防雷保护研究[D].重庆大学，2011-04.
论文作者:王茜,姚瑶
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/21
标签：雷电论文; 防雷论文; 导线论文; 过电压论文; 避雷器论文; 低压论文; 绕组论文; 《电力设备》2018年第4期论文;