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油田10kV配電線路防雷措施探討

文檔作者：楊自廣，范鵬，劉佳，劉智慧文檔來源：長慶油田水電廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月26日
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上一篇：油田10110kV線路防雷技術(shù)措施

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油田1 0kV配電線路 防雷
運行維護
措施探討
楊自廣，范 鵬，劉 佳，劉智慧
(長慶油田水電廠，西安710201)
[摘要] 針對某油田10kV配電線路均沿山區(qū)架設(shè)，受雷雨天氣影響極大，嚴重影響著油田配電線路的供電可靠性問
題，通過對防雷現(xiàn)狀的分析，提出提高油田配網(wǎng)防雷能力的措施，以保證供電質(zhì)量和線路設(shè)備的安全運行。
關(guān)鍵詞 配電線路避雷針避雷器防雷接地電流
中圖分類號TM862
0引言
某油田隴東區(qū)塊10kV配電線路具有分布廣、配電設(shè)
備多、絕緣水平不高的特點，且沿線多為山區(qū)， 自然條件
惡劣，易因線路過電壓而造成絕緣事故。近年來的運行數(shù)
據(jù)表明，配網(wǎng)故障85 9／6左右為雷電造成，嚴重影響了
10kV供電的可靠性，給用戶帶來極大的安全隱患和經(jīng)濟
損失。
1線路雷擊過電壓
1．1雷擊過電壓的形式
配電線路雷擊過電壓可分為直擊雷過電壓(包括反擊
電壓)和感應(yīng)雷過電壓。
(1)直擊雷過電壓是指雷電擊中桿塔、線路設(shè)備等
時，大雷電流通過物體流人大地，在該物體上產(chǎn)生很高的
電壓降。這種過電壓的幅值一般較高，破壞性極大。但據(jù)
統(tǒng)計，在10kV配電線路中直擊雷故障僅占雷電故障的
l5 。
(2)當雷云對線路附近地面放電時，先導(dǎo)通道中的負
電荷被迅速中和，導(dǎo)線上的束縛電荷迅速得到釋放，沿導(dǎo)
線兩側(cè)運動形成感應(yīng)雷過電壓，其幅值可能很高。在
10kV配電線路中感應(yīng)雷過電壓故障占雷電故障的85 。
1．2雷擊過電壓的危害
隴東區(qū)塊架空線路大部分采用2片絕緣子和針式瓷
瓶，導(dǎo)線平均距離為8m，當雷擊點距離導(dǎo)線50m，雷電
流幅值為100kA，無任何保護裝置時，感應(yīng)雷過電壓的最
大值約為400kV，很容易導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)和擊穿。當線路
絕緣子由于雷電過電壓發(fā)生閃絡(luò)或擊穿時，相間絕緣易受
到破壞，嚴重時導(dǎo)致線路斷線、保護跳閘。
當配電變壓器低壓側(cè)未安裝避雷保護裝置時，高幅值
雷電波從高壓側(cè)入侵，在接地極上產(chǎn)生電壓降。低壓繞組
相當于經(jīng)導(dǎo)線阻波接地，電壓降絕大部分加在低壓繞組
上。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，變壓器高壓繞組上產(chǎn)生感應(yīng)過電
壓，受高壓側(cè)避雷器的限制，感應(yīng)過電壓沿高壓繞組分
布，并在中性點上達到最大值，致使中性點附件的絕緣擊
穿，使配電變壓器燒毀。
2隴東區(qū)塊10kV配電線路防雷現(xiàn)狀
隴東區(qū)塊配電線路基本沿山頂突出架設(shè)，且跨度較
大， 目前主要通過架設(shè)線路簡易式避雷針來防止雷電入
侵。避雷針是防止雷擊的一種方式，通過避雷針的引雷作
用，將雷電引離桿塔導(dǎo)線，使配電線路得到保護，防止雷
擊跳閘。
根據(jù)DL／T 620-1997((交流電氣裝置的過電壓保護和
絕緣配合》關(guān)于避雷針的保護范圍，單支避雷針的保護范
圍如圖1所示。當 ≥ 0．5h時， rx一( 一h ) ；當
h ≤ 0．5h時，rx一(1．5^一2 ) 。其中，h 為被保護
物的高度，m；rx為避雷針在h 水平面上的保護半徑，
m；h為避雷針的高度，m；P為高度影響系數(shù)，矗小于
30m時取1。隴東區(qū)塊10kV配電線路桿塔的桿型一般為
單桿、門型桿和三聯(lián)桿。
圖1 單支避雷針的保護范圍
2．1對單桿的保護
單桿保護的桿頂常采用3m短避雷針。經(jīng)現(xiàn)場測量，
避雷針與桿塔水平距離為6m，保護范圍如圖2所示，位
收稿日期：2017—04-18
作者簡介：楊自廣(1973一)，工程師，研究方向為油田電力運行維護管理；范鵬(1989一)，研究方向為站所運維；劉佳(1990一)，研究方向為
電力系統(tǒng)運行；劉智慧(1989-)，研究方向為電力系統(tǒng)運行。
2017I 9(A)期l 89
運行維護
置見表1。
桿
頂端
內(nèi)的
半徑
圖2 避雷針對單桿的保護范圍圖
表1避雷針與單桿位置
避雷針高度
桿塔高度
避雷針地面高出桿塔地面
桿塔計算等效高度
保護半徑
由圖2、表1可知，13m高避雷針對8．7m高設(shè)備的
保護半徑為4．3m，桿距離避雷針6m，未處在保護范圍
內(nèi)，保護效果不明顯。
2．2對門型桿的保護
門型桿保護的桿頂常采用4m長避雷針，經(jīng)現(xiàn)場測量
避雷針與桿塔水平距離為6m，保護范圍如圖3所示，位
置見表2。由此可知，14m高避雷針對9m高設(shè)備的保護
半徑為5m，門型桿最近距離避雷針7m，未處在保護范圍
內(nèi)，保護效果不明顯。
門形桿塔
頂端
塔頂端
面內(nèi)的
護半徑
圖3 避雷針對門型桿的保護范圍圖
表2 避雷針與門型桿位置
名稱 長度／m
14
l()
避雷針高度
桿塔高度
避雷針地面高出桿塔地面
桿塔計算等效高度
保護半徑
2．3對三聯(lián)桿的保護
由于三聯(lián)桿桿間距離較大，加上地勢影響，因此避雷
針與桿塔間的距離較大。本文以靠近避雷針最近A相桿塔
作為保護比較對象，避雷針保護范圍如圖4所示，位置見
表3。由此可知，14m高避雷針對9m高設(shè)備的保護半徑
為5m，三聯(lián)桿離避雷針分別為l3、16、21m，與避雷針
的保護范圍相差太大，保護效果不明顯。
90 1 www．chinaet．net l中國電工網(wǎng)
塔頂端平面
的保護半徑
圈4 避雷針對三聯(lián)桿的保護范圍圖
表3避雷針與三聯(lián)桿位置
避雷針高度
桿塔高度
避雷針地面離出桿塔地面
桿塔計算等效高度
保護半徑
2．4對終端桿的保護
10kV配電線路終端桿上設(shè)備有變壓器、配電箱、低
壓導(dǎo)線、避雷器等，由于井場位于山頂，遭受直擊雷的概
率較大， 因此加裝避雷針來防止雷擊。避雷針保護范圍如
圖5所示，位置見表4。由此可知，14m高避雷針對lOm
高設(shè)備的保護半徑為4m，終端桿離避雷針距離為]Om，
與避雷針的保護范圍相差太大，保護效果不明顯。
桿
頂端平面
保護半徑
圖5 避雷針對終端桿的保護范圍圖
表4避雷針與終端桿位置
名稱 長度／m
避雷針高度
桿塔高度
避雷針地面高出桿塔地面
桿塔計算等效高度
保護半徑
綜上所述，由于地勢影響、避雷針高度不夠和避雷針
距離被保護設(shè)備太遠等原因，被保護桿塔處于保護范圍之
外，保護效果不明顯。根據(jù)實際情況，避雷針對三聯(lián)桿的
距離最遠，完全失去了保護的作用。
3提高防雷效果的措施
3．1配電變壓器防雷措施
3．1．1加強變壓器高壓側(cè)防護
10kV配電變壓器主要靠線路端的避雷器進行雷電防
護，避雷器的優(yōu)良保護性能需要以避雷器的可靠接地為前
＼一廣、＼＼
運行維護
提，若接地出現(xiàn)問題，流經(jīng)避雷器的雷電流就不能順利進
入大地，從而會對變壓器、避雷器等造成損害。根據(jù)標準
規(guī)定，配電變壓器容量低于100kVA的接地電阻小于
1OQ，容量大于100kVA的接地電阻小于4Q。
雷電流經(jīng)避雷器及其接地裝置入地，會在接地裝置上
產(chǎn)生很高的電壓，這個電壓及避雷器的殘壓疊加后加在變
壓器上，會危及變壓器的絕緣。將避雷器與變壓器外殼
“共地”后，變壓器外殼電位變?yōu)榻拥匮b置上的電壓降，
變壓器僅承受避雷器的殘壓，危害大幅降低。
3．1．2加強變壓器低壓側(cè)防護
1OkV配電變壓器常采用Yyn0的聯(lián)接組別，在低壓側(cè)
未裝設(shè)過壓保護裝置的情況下，變壓器產(chǎn)生的變換電壓可
能導(dǎo)致變壓器絕緣損壞。配電變壓器低壓側(cè)加裝避雷器或
擊穿保險器，利用其限制低壓繞組過電壓和進波幅值的功
能來降低正、逆變換過電壓。由于目前配電變壓器都裝有
低壓電力漏電保護器，而電流保護器后面的零線不能重復(fù)
接地，因此配電線路中低壓避雷器需安裝在保護器前。
為了達到配電設(shè)備的防雷目的，建議在配電變壓器低
壓側(cè)安裝低壓避雷器，同時保證高壓側(cè)避雷器、低壓側(cè)避
雷器、低壓側(cè)中性點及變壓器外殼同時接地。
3．2柱上開關(guān)、刀閘防雷措施
隴東區(qū)塊10kV配電線路存在較多的聯(lián)絡(luò)斷路器和刀
閘，斷路器一般在靠電源側(cè)安裝一組避雷器，負荷側(cè)未安
裝，刀閘處基本未安裝避雷器。當開關(guān)、刀閘未安裝避雷
器側(cè)線路遭受雷擊時，雷電流沿線路傳播至開關(guān)、刀閘。
若設(shè)備為開路狀態(tài)，則雷電波在此處發(fā)生全反射，電壓降
增至原來的2倍，高電壓可能造成開關(guān)、刀閘絕緣損壞，
給設(shè)備造成危害。故建議在開關(guān)、刀閘兩側(cè)都安裝避雷
器，當雷電波從任一側(cè)向斷開點傳輸時，都能起到保護作
用。
3．3 安裝保護間隙
保護間隙是由2個金屬電極構(gòu)成的一種簡單防雷保護
裝置，其中一個電極固定在絕緣子上，與帶電導(dǎo)線相接，
另一個電極通過輔助間隙與接地裝置相接，2個電極之間
保持規(guī)定的間隙距離。正常情況下，保護間隙對地是絕緣
的，且絕緣強度低于保護線路的絕緣水平；當線路遭到雷
擊時，保護間隙首先被擊穿，將大量雷電流泄人大地，使
過電壓大幅度下降，從而起到保護線路絕緣的作用。
根據(jù)招弧間隙標準，雷電沖擊擊穿電壓 。 與保護間
隙的距離H 滿足Us。 一550H +80。對于隴東區(qū)塊
1OkV常壓的P一15型絕緣子，當 。 一167kV時，保護
間隙距離H ：15．8cm，即保護間隙的距離應(yīng)不大于
1 5．8cm才能保證保護間隙先于絕緣子放電
10kV電力系統(tǒng)最大操作過電壓U眥可取4倍線電
壓，即40kV。在此電壓下保護間隙不放電，也就是說保
護間隙的耐受電壓應(yīng)不小于系統(tǒng)最大操作過電壓， 即
(1—3a)u棚≥ ， 取值5 ，u一一40kV，得“棚一
47．O6 kV。查閱正極性下標準操作沖擊波5O 放電電壓和
間隙距離的關(guān)系曲線，可得到滿足絕緣配合要求的保護間
隙距離為14．6cm。
綜上所述，1OkV線路P-15型絕緣子保護間隙應(yīng)在
14．6～ 15．8cm。
參考文獻
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計算方法分析I-j]．電網(wǎng)技術(shù)，2005(6)：72—77
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(上接第68頁)
中，低壓側(cè)復(fù)壓閉鎖過流I段為短延時速斷保護(無復(fù)壓閉
鎖)，0．6s跳6kV分段，0．9s跳6kV主進開關(guān)，1．2s跳
主變高低壓側(cè)及橋開關(guān)(同時閉鎖高壓側(cè)備自投，閉鎖功
能按高壓側(cè)備自投定值單執(zhí)行)，因此配變電源出線654
開關(guān)過流I段延時最長為0．3s，造成保護無時間配合條
件。為解決保護時間配合問題，聯(lián)系市供電公司調(diào)度室對
l1OkV主變保護定值進行重新校驗，增加保護延時。重新
校驗后，ll0kV主變低后備保護定值改為低壓側(cè)復(fù)壓閉鎖
過流I、II段1。6s跳6kV分段，1。9s跳6kV主進開關(guān)，
2．2s跳主變高低壓側(cè)及橋開關(guān)(同時閉鎖高壓側(cè)備自投，
閉鎖功能按高壓側(cè)備自投定值單執(zhí)行)。配變電源出線654
開關(guān)時間定值調(diào)整為過流I段0．6s，過流II段0．8s，過流
III段1．2s，為下級出線留出時間配合空間，經(jīng)修改后滿
足配合要求。
(3)落實包機制，明確責(zé)任人，加強電纜及保護裝置
日常巡檢工作，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
4結(jié)束語
工廠供電系統(tǒng)中，供電線路短路電流首端與末端幾乎
一致，保護選擇性必須通過時間級差來保證。繼電保護是
電網(wǎng)安全可靠運行的保證，而保護定值的配合整定、投退
工作應(yīng)引起足夠重視，避免事故擴大。

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