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【摘 要】 10千伏配电网是电力系统中不可缺少的组成部分，它直接关系到用电客户是否能够使用安全可靠的电能。由于长期处于露天运行，又具有点多、线长、面广，结线方式复杂多变等特点，因此在运行中10千伏线路遭受到雷击故障事故频频发生，这不仅严重影响了配电网供电的可靠性和安全性，也影响了人民群众的正常生产和生活用电，造成了巨大的经济损失。本文结合线路历史雷害情况，对南安地区配网线路的地形地貌特性、雷电活动情况、线路雷害情况进行了讨论、分析，找出雷害事故频发的原因，寻求配网防雷保护的措施和技术改造方法，提出适用于配电网防雷技术的优化措施。
【关键词】 配电线路；故障分析；防范对策
一、南安地区10千伏配网雷击故障分析
2013年5月20日16时50分左右，一场突如其来的雷电冰雹雨倾泻而下，国网南安市供电公司调度中心电话不断告急：10千伏直供线跳闸、10千伏西上线跳闸、10千伏埔尾线跳闸、10千伏凤坡线跳闸、10千伏仙都线跳闸……经过现场仔细勘察，故障确定为10千伏蓬山支线蓬岛8#变台A相和C相线路避雷器被雷击穿，导致A、C相失地，线路跳闸。同时也造成了诗山辖区10千伏西上线雷击跳闸，导致该馈线全线停电。
经统计，2013年，国网南安市供电公司10千伏线路一类故障共799条次，引起配电线路故障的主要原因为自然灾害、外力因素及用户影响，其中自然灾害引起的276起，占34.54%，雷害是自然灾害的主要原因，占58.3%；用户设备原因引起的有220起，占27%；外力因素引起的有180起，占23%；运行维护原因引起的23起，占3%。设备老化引起的有23起，占3%。详细故障类型见下页表：
从表中所示，配电线路遭受自然灾害造成故障共有276起，其中雷击引起161起，可见自然灾害影响主要为雷击。
南安地处东南沿海，地形较为复杂，包括山区、半山区以及沿海地域。该公司管辖配电线路长4323公里，具有分布广、支路多等特点，绝大部分采用裸导线架设的架空线路，由于中北部部分线路处在易雷区，雷害较重，经常引起雷击跳闸和断线情况。近几年，该公司配电线路因自然灾害引起的占比年均达到16%以上，大部分为瓷瓶及避雷器损坏引起线路跳闸。
二、配电线路易受雷害原因分析及防范措施
（一）配电线路易受雷害原因分析
目前，大部分10千伏架空配电线路都存在绝缘水平不足的问题，容易受到感应雷击或者直雷击的影响，发生暂态过电压造成线路相间短路，进而造成柱上开关、避雷器、刀闸、变压器以及套管等设备的损坏，导致变电站线路开关保护动作，危及到电网的安全运行及电力的有序供应。
主要原因在于：
1、避雷器老化或质量不达标。有部分长期运行的避雷器老化，存在受潮现象，动作电压、额定电流以及残压等技术参数不符合要求，在雷击时避雷器引发弧光接地过电压及铁磁谐振过电压时容易发生爆炸，导致电网出现接地短路的故障。
2、不少供电配电变压器的防雷保护设施的接地装置不合格，接地体尺寸不够，打入土壤深度不足，接地体相互之间的焊接施工马虎，造成虚焊等接触不良现象，接地引线与接地体接触不良，造成接地装置的接地电阻值大大超过规程的最大值（4Ω或10Ω）。
3、10千伏架空线路主要是安装氧化锌避雷器，虽然氧化锌避雷器保护性能较好，但氧化锌避雷器的应用也存在一些问题，一是氧化锌避雷器与配网有电连接，长期承受系统电压，大大缩短了避雷器的使用寿命；二是氧化锌避雷器遭雷击击穿或损坏的损伤口过小，巡视不易发现，不能及时更换避雷器；三是氧化锌避雷器需接地，施工和维护的成本高等问题。
（二）针对雷击引起的线路故障，建议采取有效防范措施
当前，10千伏配电网防雷保护措施主要放在配电网线路的防雷方面，通常采用的措施有以下几种：加装避雷器、架设避雷线；降低杆塔接地电阻；架设耦合地线；采用中性点非有效接地方式；加强线路绝缘，提高绝缘水平；采用不平衡绝缘方式；装设自动重合闸装置；采用线路用避雷器。
10kV配电线路的绝缘子爬距较小，带电体（导线）与接地体（铁横担）间的空间距离较小，在雷电活动少的地区可满足正常运行的要求；在雷电活动频繁的区域，较易发生雷击闪络或雷击断线事故。
架空线路上的雷過电压有2种：
1）雷直击线路，由雷电流注入线路产生的直击雷过电压；
2）雷击线路附近，由电磁感应产生的感应雷过电压。
配电设施的高度相对较低，雷电直击配电线路的概率相对输电线路要小，引发配电线路发生雷击闪络和断线的大多是感应雷。据统计，配电线路由雷击引起的跳闸中，由20%以下直击雷引起，80%以上是由感应雷造成，且感应雷中95%以上的放电电流<1kA。
国网南安市供电公司管辖配电线路长4323公里，具有分布广、支路多等特点，绝大部分采用裸导线架设的架空线路。因此，对架空裸导线的防雷保护对于配电网的安全稳定运行是至关重要的，针对上述情况提出以下一些预防架空导线的防雷保护措施。
1、降低杆塔接地电阻。当杆塔接地电阻降低时，雷击塔顶时，塔顶电位升高的程度降低，绝缘子所承受的过电压程度也降低，从而使线路的反击耐雷水平提高，从而有效的降低线路的雷击跳闸率。
2、架设耦合地线。这一方法适用于雷害事故多发地区，具体措施是：在导线下方加设一条接地线，以提高线路的反击耐雷水平，降低反击跳闸率。
3、安装线路避雷器。在线路杆塔上安装避雷器装置，将其与线路绝缘子串并联，当雷电绕击线路，绝缘子串两端产生过电压超过避雷器动作电压时，避雷器动作，利用阀片的非线性伏安特性，限制避雷器残压低于线路绝缘子串的闪络电压。雷电流经过避雷器泄放后，通过避雷器的工频电流很低，工频电弧在第一次过零时熄灭，线路两端断路器不会跳闸，系统恢复正常状态。 4、对不同型号的绝缘导线进行雷电冲击试验，检验绝缘层良好时绝缘导线能够耐受的雷电冲击绝缘水平；分别对针式绝缘子、棒形绝缘子、悬式瓶和瓷横担等的U50%放电电压以及绝缘子连接绝缘导线的雷电冲击绝缘水平进行试验研究，检验绝缘子的U50%放电电压和绝缘子连接绝缘导线后耐受的雷击冲击绝缘水平。
三、10千伏配网防雷技术优化
（一）完善10千伏配電网主要的防雷保护措施
1、为了保证避雷器适应中压电网的内过电压状况，不在内过电压下动作损坏，可适当提高氧化锌避雷器的额定电压和荷电率；
2、在配电变压器高压侧与低压侧都装上避雷器进行保护，防止正变换过电压和逆变换过电压造成配电变压器的损坏；
3、在柱上开关和刀闸两侧装避雷器保护，以防止线路遭雷时的开路反射击坏开关和刀闸；
4、加强避雷器的运行维护和试验，防止因避雷器自身故障而造成的电网接地短路事故；
5、将针式瓷瓶更换为合成绝缘子，提高线路的冲击耐压水平。
6、改善中压电网杆塔和防雷装置的接地。避雷器和配电变压器的接地电阻不应大于10Ω。
7、对电容电流超过10A的电网安装自动跟踪补偿消弧装置进行补偿。
（二）雷害高发区防雷技术改造
1、随着用电负荷的增加，市区内使用电缆的线路也明显增加，对于有电缆线段的架空线路，将避雷器安装在电缆头的附近，同时将电缆的金属外壳与接地线共同接地，并将另外一端的外皮也接地。
2、在雷电活动频繁地区，或者容易遭受雷击的线路杆塔加装复合绝缘的氧化锌线路避雷器进行保护，定期检查接地装置情况，包括连接板焊接质量、连接位置螺丝是否上紧、连接金具是否锈蚀、接地线有否被盗等情况，并定期测量接地网接地电阻值，对于发现的问题要及时进行处理。
3、安装雷击闪络保护器，将10千伏配网线路雷击闪络保护器并联安装于绝缘子侧，通过引弧电极，在导线与避雷器之间形成串联空气间隙，低压端自然接地，绝缘子与避雷器低压端等电位。
“工频续流”是造成导线雷击断线和跳闸的根本原因，10千伏配网线路雷击闪络保护器通过绝缘配合设计，改变绝缘子闪络路径，防止绝缘子灼伤，雷击闪络结束后，避雷器本体在工频运行电压下快速恢复高阻特性，在交流过零点熄弧，切断工频续流，防止断线发生；在发生两相或三相相间闪络时，10kV雷击闪络保护器将金属性相间短路改变为相对高阻（串联避雷器）的导通，变电站保护系统不会发生跳闸动作，雷击闪络结束后，避雷器本体在工频运行电压下快速恢复高阻特性，在交流过零点熄弧，切断工频续流，系统恢复正常运行，从而防止跳闸。
针对配电网中存在的雷击问题，其优化措施可归结为3种：首先是在线路上安装合适的避雷器，对线路及设备予以保护；其次要对相应设备的接地电阻进行控制；再者要加装雷击闪络保护器来阻止雷击闪络后工频续流起弧。总而言之，配电网防雷问题没有十分有效的措施，但是只要在实际处理中因地制宜，就可以将雷害降低到最小，最终保证用电的安全性和可靠性。
参考文献：
1、李静.提高10kV配网供电可靠率的措施[J].电力安全技术，2007，02.
2、邵学俭，周浩.10kV架空绝缘导线防雷击技术研究.浙江电力，2006（4）
3、侯牧武，曾嵘，何金良.感应过电压对输电线路耐雷水平的影响.电网技术，2004，28（12）
【关键词】 配电线路；故障分析；防范对策
一、南安地区10千伏配网雷击故障分析
2013年5月20日16时50分左右，一场突如其来的雷电冰雹雨倾泻而下，国网南安市供电公司调度中心电话不断告急：10千伏直供线跳闸、10千伏西上线跳闸、10千伏埔尾线跳闸、10千伏凤坡线跳闸、10千伏仙都线跳闸……经过现场仔细勘察，故障确定为10千伏蓬山支线蓬岛8#变台A相和C相线路避雷器被雷击穿，导致A、C相失地，线路跳闸。同时也造成了诗山辖区10千伏西上线雷击跳闸，导致该馈线全线停电。
经统计，2013年，国网南安市供电公司10千伏线路一类故障共799条次，引起配电线路故障的主要原因为自然灾害、外力因素及用户影响，其中自然灾害引起的276起，占34.54%，雷害是自然灾害的主要原因，占58.3%；用户设备原因引起的有220起，占27%；外力因素引起的有180起，占23%；运行维护原因引起的23起，占3%。设备老化引起的有23起，占3%。详细故障类型见下页表：
从表中所示，配电线路遭受自然灾害造成故障共有276起，其中雷击引起161起，可见自然灾害影响主要为雷击。
南安地处东南沿海，地形较为复杂，包括山区、半山区以及沿海地域。该公司管辖配电线路长4323公里，具有分布广、支路多等特点，绝大部分采用裸导线架设的架空线路，由于中北部部分线路处在易雷区，雷害较重，经常引起雷击跳闸和断线情况。近几年，该公司配电线路因自然灾害引起的占比年均达到16%以上，大部分为瓷瓶及避雷器损坏引起线路跳闸。
二、配电线路易受雷害原因分析及防范措施
（一）配电线路易受雷害原因分析
目前，大部分10千伏架空配电线路都存在绝缘水平不足的问题，容易受到感应雷击或者直雷击的影响，发生暂态过电压造成线路相间短路，进而造成柱上开关、避雷器、刀闸、变压器以及套管等设备的损坏，导致变电站线路开关保护动作，危及到电网的安全运行及电力的有序供应。
主要原因在于：
1、避雷器老化或质量不达标。有部分长期运行的避雷器老化，存在受潮现象，动作电压、额定电流以及残压等技术参数不符合要求，在雷击时避雷器引发弧光接地过电压及铁磁谐振过电压时容易发生爆炸，导致电网出现接地短路的故障。
2、不少供电配电变压器的防雷保护设施的接地装置不合格，接地体尺寸不够，打入土壤深度不足，接地体相互之间的焊接施工马虎，造成虚焊等接触不良现象，接地引线与接地体接触不良，造成接地装置的接地电阻值大大超过规程的最大值（4Ω或10Ω）。
3、10千伏架空线路主要是安装氧化锌避雷器，虽然氧化锌避雷器保护性能较好，但氧化锌避雷器的应用也存在一些问题，一是氧化锌避雷器与配网有电连接，长期承受系统电压，大大缩短了避雷器的使用寿命；二是氧化锌避雷器遭雷击击穿或损坏的损伤口过小，巡视不易发现，不能及时更换避雷器；三是氧化锌避雷器需接地，施工和维护的成本高等问题。
（二）针对雷击引起的线路故障，建议采取有效防范措施
当前，10千伏配电网防雷保护措施主要放在配电网线路的防雷方面，通常采用的措施有以下几种：加装避雷器、架设避雷线；降低杆塔接地电阻；架设耦合地线；采用中性点非有效接地方式；加强线路绝缘，提高绝缘水平；采用不平衡绝缘方式；装设自动重合闸装置；采用线路用避雷器。
10kV配电线路的绝缘子爬距较小，带电体（导线）与接地体（铁横担）间的空间距离较小，在雷电活动少的地区可满足正常运行的要求；在雷电活动频繁的区域，较易发生雷击闪络或雷击断线事故。
架空线路上的雷過电压有2种：
1）雷直击线路，由雷电流注入线路产生的直击雷过电压；
2）雷击线路附近，由电磁感应产生的感应雷过电压。
配电设施的高度相对较低，雷电直击配电线路的概率相对输电线路要小，引发配电线路发生雷击闪络和断线的大多是感应雷。据统计，配电线路由雷击引起的跳闸中，由20%以下直击雷引起，80%以上是由感应雷造成，且感应雷中95%以上的放电电流<1kA。
国网南安市供电公司管辖配电线路长4323公里，具有分布广、支路多等特点，绝大部分采用裸导线架设的架空线路。因此，对架空裸导线的防雷保护对于配电网的安全稳定运行是至关重要的，针对上述情况提出以下一些预防架空导线的防雷保护措施。
1、降低杆塔接地电阻。当杆塔接地电阻降低时，雷击塔顶时，塔顶电位升高的程度降低，绝缘子所承受的过电压程度也降低，从而使线路的反击耐雷水平提高，从而有效的降低线路的雷击跳闸率。
2、架设耦合地线。这一方法适用于雷害事故多发地区，具体措施是：在导线下方加设一条接地线，以提高线路的反击耐雷水平，降低反击跳闸率。
3、安装线路避雷器。在线路杆塔上安装避雷器装置，将其与线路绝缘子串并联，当雷电绕击线路，绝缘子串两端产生过电压超过避雷器动作电压时，避雷器动作，利用阀片的非线性伏安特性，限制避雷器残压低于线路绝缘子串的闪络电压。雷电流经过避雷器泄放后，通过避雷器的工频电流很低，工频电弧在第一次过零时熄灭，线路两端断路器不会跳闸，系统恢复正常状态。 4、对不同型号的绝缘导线进行雷电冲击试验，检验绝缘层良好时绝缘导线能够耐受的雷电冲击绝缘水平；分别对针式绝缘子、棒形绝缘子、悬式瓶和瓷横担等的U50%放电电压以及绝缘子连接绝缘导线的雷电冲击绝缘水平进行试验研究，检验绝缘子的U50%放电电压和绝缘子连接绝缘导线后耐受的雷击冲击绝缘水平。
三、10千伏配网防雷技术优化
（一）完善10千伏配電网主要的防雷保护措施
1、为了保证避雷器适应中压电网的内过电压状况，不在内过电压下动作损坏，可适当提高氧化锌避雷器的额定电压和荷电率；
2、在配电变压器高压侧与低压侧都装上避雷器进行保护，防止正变换过电压和逆变换过电压造成配电变压器的损坏；
3、在柱上开关和刀闸两侧装避雷器保护，以防止线路遭雷时的开路反射击坏开关和刀闸；
4、加强避雷器的运行维护和试验，防止因避雷器自身故障而造成的电网接地短路事故；
5、将针式瓷瓶更换为合成绝缘子，提高线路的冲击耐压水平。
6、改善中压电网杆塔和防雷装置的接地。避雷器和配电变压器的接地电阻不应大于10Ω。
7、对电容电流超过10A的电网安装自动跟踪补偿消弧装置进行补偿。
（二）雷害高发区防雷技术改造
1、随着用电负荷的增加，市区内使用电缆的线路也明显增加，对于有电缆线段的架空线路，将避雷器安装在电缆头的附近，同时将电缆的金属外壳与接地线共同接地，并将另外一端的外皮也接地。
2、在雷电活动频繁地区，或者容易遭受雷击的线路杆塔加装复合绝缘的氧化锌线路避雷器进行保护，定期检查接地装置情况，包括连接板焊接质量、连接位置螺丝是否上紧、连接金具是否锈蚀、接地线有否被盗等情况，并定期测量接地网接地电阻值，对于发现的问题要及时进行处理。
3、安装雷击闪络保护器，将10千伏配网线路雷击闪络保护器并联安装于绝缘子侧，通过引弧电极，在导线与避雷器之间形成串联空气间隙，低压端自然接地，绝缘子与避雷器低压端等电位。
“工频续流”是造成导线雷击断线和跳闸的根本原因，10千伏配网线路雷击闪络保护器通过绝缘配合设计，改变绝缘子闪络路径，防止绝缘子灼伤，雷击闪络结束后，避雷器本体在工频运行电压下快速恢复高阻特性，在交流过零点熄弧，切断工频续流，防止断线发生；在发生两相或三相相间闪络时，10kV雷击闪络保护器将金属性相间短路改变为相对高阻（串联避雷器）的导通，变电站保护系统不会发生跳闸动作，雷击闪络结束后，避雷器本体在工频运行电压下快速恢复高阻特性，在交流过零点熄弧，切断工频续流，系统恢复正常运行，从而防止跳闸。
针对配电网中存在的雷击问题，其优化措施可归结为3种：首先是在线路上安装合适的避雷器，对线路及设备予以保护；其次要对相应设备的接地电阻进行控制；再者要加装雷击闪络保护器来阻止雷击闪络后工频续流起弧。总而言之，配电网防雷问题没有十分有效的措施，但是只要在实际处理中因地制宜，就可以将雷害降低到最小，最终保证用电的安全性和可靠性。
参考文献：
1、李静.提高10kV配网供电可靠率的措施[J].电力安全技术，2007，02.
2、邵学俭，周浩.10kV架空绝缘导线防雷击技术研究.浙江电力，2006（4）
3、侯牧武，曾嵘，何金良.感应过电压对输电线路耐雷水平的影响.电网技术，2004，28（12）