谈户外配电线路及照明设施的防雷措施

1 前言

在日常生活与工农业生产中，户外配电线路（10kV及以下的电气线路）及其相关设施是人们最常见的电气设施，也是与人们用电关系最近的电气部分，它们的正常运行与否，与人们的生活与生产密切相关。做好这些线路设施的防雷、避雷，预防和减少触电危害，确保工业和民用电气设施和人身安全均极为重要。

2 配电线路防雷和接地

2.1 高压架空线路

高压10kV架空线路的防雷是配电线路及其设施防雷的第一道防线，应按以下方式进行。
（1）提高绝缘子或绝缘瓷横担的绝缘水平：尽量采用绝缘水平较高的支柱式绝缘子或瓷横担，必要时应考虑采用防污染形式的绝缘子或瓷横担；
（2）安装避雷器：在易遭受雷击的线路地段安装线路型氧化锌避雷器，在带拉线的高杆、终端杆以及变压器、柱上开关、电缆头安装氧化锌避雷器；
（3）在入户后，安装线路过电压保护器；
（4）选用连接性能较好的安普线夹；
（5）市区内或居民区采用绝缘导线；
（6）采用防雷型绝缘子；
（7）接地合格：10kV线路配套的接地装置接地电阻≤10Ω；10kV与1kV以下设备共用的接地装置接地电阻≤4Ω；
（8）两条10kV线路交叉或10kV线路与其它低压线路交叉，导线垂直间距≥2ｍ，避免雷击事故范围的不断扩大。

2.2 低压配电线路

低压配电线路的防雷是一般工业和民用电气防雷最为关键的环节，应严格按照有关规程实施。

（1）一般低压线路防雷

低压线路在变压器低压侧安装击穿保险器或低压避雷器，同时做好接地，接地电阻≤4Ω；
干线和分支线终端处应重复接地，接地电阻≤10Ω，较长线路，设置重复接地点≥3处；
为防止雷电波沿低压配电线路侵入用户，接户线上的绝缘子钢铁部分应可靠接地，其接地电阻应≤30Ω；
低压线路进出建筑物或箱变应在室外穿15ｍ以上钢管，或改为铠装电缆，钢管和铠装电缆外皮的两端应可靠接地，接地电阻应≤10Ω；
当工业及民用建筑物内有电子设施时，引入电源应设置三级防雷防护。

（2）照明线路防雷

配电变压器的高压侧和低压侧分别安装高压和低压氧化锌避雷器，并且在入户后最好再加装一套高压过电压保护器和低压浪涌保护器；

户外照明配电宜采用TT系统，为防止高压侧雷电压经变压器接地窜到低压侧接地（PE）线，照明线路PE接地线不可与变压器接地装置连接。PE线接地应从近变压器第一基照明灯柱开始做起；

同杆架设的高压线路与路灯低压线路应保证适当间距，防止雷电压及感应等高电压侵入低压线路。开关箱应加装低压浪涌保护器（SPD），并作好接地。

3 变压器防雷措施

变压器(含箱变)高压侧安装阀型或氧化锌避雷器，且尽量靠近变压器安装；

为防止低压侧遭受雷击后致高压侧绝缘损坏，可在低压侧安装击穿保险器或低压避雷器来保护；为防止雷击对低压用户的影响，低压用户入户处应重复接地，接地电阻应≤10Ω.

采用“三位一体”的接地法，即避雷器接地引下线、配电变压器金属外壳与变压器引出的低压侧中性点三点连在一起接地。接地电阻应控制在规程允许的范围内：变压器容量≥100kVA时，接地电阻≤4Ω；变压器容量＜100kVA时，接地电阻≤10Ω.将人工接地装置做成环（矩）形；杆上避雷器引下线应短而直，连接紧密；应采用铜芯绝缘线，并且还应满足以下条件：上引线截面积≥16mm2；下引线截面积≥25mm2.

4 高杆灯和灯塔等防雷

接闪器：灯（塔）顶加装1～1.5ｍ长避雷针，使灯（塔）在避雷针防雷保护范围之内。灯桥、高置投光灯的灯具、电源缆线、开关箱等不能成为接闪器。

引下线：灯柱的钢板（构件）壁厚≥4mm，即可兼作引下线；接地体：在灯（塔）周围做环形（或矩形）接地网，半径2.5～5m，接地电阻≤10Ω，金属柱体和基础筋与接地网有两点以上相连接。经测试合格后与室外照明接地网连接；电源箱或配电板安装应SPD浪涌保护器；高杆灯等的电缆选用铠装电缆，并且在跨公路时，还得穿相应规格的钢管作为保护套管来可靠保护，铠装电缆外皮及钢管两端应可靠接地。

5 照明灯具防雷

照明灯具的防雷应根据不同的灯具格式，采用相应的防雷措施。

（1）采用HID气体放电灯，性能较稳定，具有较好的防雷能力；
（2）独立太阳能路灯防雷应专门按其厂家的要求进行设置，通常按以下办法考虑。
1）接闪器：利用灯柱顶部兼作接闪器，或利用避雷针、高大建（构）筑物等作接闪器。太阳能电池板等应在接闪器保护范围之内，使太阳能电池板、灯具等不会被雷电直接击中；
2）引下线：金属灯柱可作为引下线，要求灯柱壁厚≥4mm；如果使用混凝土灯柱，应采用内置引下线：采用镀锌圆钢φ10mm，或者镀锌扁钢40mm×4mm；
3）接地体：“接地极＋基础接地”构成太阳能或风光互补路灯防雷接地，再用PE线（镀锌圆钢φ10mm，或者镀锌扁钢40mm×4mm）连接至各灯柱接地极。避雷引下线以及SPD的接地线均必须良好接地，其接地电阻≤10Ω.
4）线路和设备防雷：太阳能电池板引入控制器并加装SPD浪涌保护器，其型号和性能与负载要求配套；
5）太阳能电池板、灯具等金属构架应与金属灯柱可靠连接。若无金属灯柱，则必须专设避雷引下线；
6）浪涌保护器SPD的电压、频率等性能应与光伏系统性能相匹配；
7）SPD一般装在控制器内。

（3）并网太阳能路灯防雷

为保证室外重要太阳能路灯供电，太阳能路灯电源可接入市电电网，也要安装SPD浪涌保护器。

（4）接地装置

切实做好接地装置，确保其接地电阻≤10Ω是照明防雷的重要之处。

6 风光互补路灯防雷

风光互补路灯的防雷应在太阳能灯防雷的基础上做适当的修改。

（1）接闪器
1）在风机上部即灯柱顶部安装避雷针，可选择优化避雷针或普通避雷针，针长约1.5m，必须使风机全部处于避雷针保护范围之内，太阳能电池板、灯具等也应在接闪器保护范围之内，使它们不被雷电直接击中；
2）垂直轴式风机（如磁悬浮风力发电机）有比水平轴式风机更好的防雷效果，其防雷措施容易实现；
3）风机叶片防雷：在叶片的预计雷击点安装接闪器，通过叶片内部金属连接到叶片根部的金属法兰。在轮毂的法兰处通过放电间隙将雷电流传至机舱底座，释放雷击过电压。

（2）引下线

金属灯柱可作为引下线，要求灯柱壁厚≥4mm；
如果使用混凝土灯柱，应采用内置引下线：镀锌圆钢φ10mm，或者镀锌扁钢40mm×4mm.

（3）接地体

“接地极＋基础接地”构成风光互补路灯防雷接地，再用PE线（采用镀锌圆钢φ10mm，或者镀锌扁钢40mm×4mm连接各灯柱接地）。接地电阻≤10Ω.

（4）设备防雷

风机、太阳能电池、板引入控制器，以及与用电设备（照明灯、信号灯等）供电和控制线路引入控制器，加装SPD，其型号和性能与负载要求配套；

风机、太阳能电池板、灯具等金属构架应与金属灯柱可靠连接。若无金属灯柱，则必须专设避雷引下线；

防雷器SPD的电压、频率等性能应与光伏系统性能相匹配，而SPD一般装在控制器内。

7 结束语

雷电虽然是一种威力强大的自然灾害，历史上曾经给人们的生产和生活造成了巨大损失的事例也早为人知。但只要人们正确对待，运用科学的手段，针对实际情况采用相应的雷电防范措施，完全能将雷电对配电线路及照明设施的损害降到最低限度。