摘要：配电网架空输电线路的绝缘水平较低，因此雷电感应过电压引起的雷击跳闸率很高。为了提高配电网架空输电线路的安全可靠性，文章介绍了雷电感应过电压的概念，分析了配电网架空线路感应雷过电压的机理，探讨了有效防止雷电过电压的策略。
关键词：35kV；架空配电线路；感应过电压；
引言
在我国电力系统不断发展、电网规模不断扩大的现阶段，35kV配电线路已经成为配网建设中的重要组成部分，其运行状态的好坏直接关系到整个供电系统的正常运行和社会生活与生产。但是，由于35 kV配电线路一般都是裸露在外部空气当中的，极易受到雷击，从而导致供电设备的损坏，其出现故障的概率已经达到了90%以上，再加之配电线路防雷工作的研究还没有实现进一步的完善，使对配电线路雷电感应过电压的特性分析工作变得尤为重要，以实现最大程度降低雷击事故的发生。
一、雷电感应过电压概述
雷电感应过电压，实际上就是指电气设备的附近地面被雷击中后会进行放电，在此过程中由于空间内的电磁场出现了突然性的变化，在没有被雷直接击中的电气设备出现了感应的过电压。以负雷电为例，在雷云和先导通道的电场中存有线路，并在导线上形成束缚电荷，这时在先导通道中并不会形成明显的电流；当雷云在线路的附近地面进行放电的过程中，之前所聚集的负电荷会被快速的中和，使得先导通道的电场快速的下降，导线上的束缚电荷在得到释放之后会沿着导线的两侧运动，因此便形成了雷电感应过电压。感应雷过电压的数值计算通常情况下首先是根据主放电雷电流模型计算出不同距离位置处的电磁场分布，然后再根据线路和电磁场的耦合关系计算出在对应电磁场中的感应过电压。
二、雷电放电过程及雷电流
在运动比较强烈的对流云中，当云体处在零摄氏度一下时，会出现冰晶和过冷水滴共存的现象，冰晶之中存在着大量的自由离子，有的带正电，有的带负电。在温度升高之后，正负离子的浓度会不断加大，如果在冰晶的两端温差稳定，那么随着温度的升高，较冷的一端会出现多余的正电荷，较热的一端则会出现多余负电荷。当冰晶发生破裂时，会造成一部分冰晶带正电，一部分带负电。目前，广大的专家和学者认为温差起电机理是形成雷雨云起电的最主要因素。
当雷云聚集区形成的电场强度达到放电的临界点时，就会出现雷电放电现象，放电的种类分为雷云内部、雷云与大地、雷云和雷云以及雷云与空气。一般情况下，雷电放电发生在云体的内部，不会威胁到电力系统。但是当雷云对大地放电时，会引起电磁场机理的变化，进而对电力系统产生严重影响。雷云和大地之间产生的雷电主要分为向下负雷电、向上正雷电、向下正雷电和向上负雷电四种。
三、配电网架空线路感应雷过电压的机理
1、首先，在雷电放电的先导阶段，配电网的架空线路处在雷云密布先导通道的强烈电场之中。如果此时的雷云带有较多的负电荷则会产生较大的静电感应，使导线方向的电场由于强度分量的分散，将配电网导线两端的电荷与雷云的正电荷相互吸引而产生了束缚电荷。而在雷云较多的时候在导线上存在的负电荷会因为导线方向的电场够强而因此产生了一定的排斥作用，从而导致了导向上电荷的两端急速运动，在急速运动的过程中产生的电荷因泄漏全部的流入大地，由此就产生了所谓的雷击反应。
2、因为先导阶段的电流较小，当雷云对配电网架空线路附近的地面进行快速放电时，首先会迅速中和先导通道中的负电荷，降低先导通道附近所产生的电场能，则快速释放了在高压导线上的正电荷。该部分的正电荷迅速沿着导线急速运动而形成了感应雷过电压的静电电荷，产生了电压能。
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3、当雷云迅速放电时会在雷电通道中与其周围一定范围的空间内产生较为强大的磁场，也就是雷过电压时产生的电磁分量，不过此种电压由于互感不大，产生的电磁感应较小，因此其产生的雷击分量比静电分量小。另外，一般而言，在雷电感应过电压时的静电分量与电磁分量产生的时间不同，所以往往在总的雷电过电压时静电分量起主要作用。
四、35kV架空线路雷电过电压的有效防治策略
1、新型设备材料的应用
钢绞线是避雷线的首选材料，导线在线路架设的结构设置中，处于杆塔的最顶端，主要发挥引雷的功能。现有配电线路架设过程中，针对高压输电路和超高压输电路，避雷线一般采用镀锌钢绞线作为原材料进行架设，常用截面一般为25mm2、35mm2、50mm2、70mm2，导线的截面越大，使用的壁垒线截面越大。壁垒线会受到风力作用影响发生震动，而在容易发生震动的节点装置防震锤是一项有效措施。随着电力事业的发展，国际上电力系统发达的国家在超高压线路架设过程中，开始将良导线应用到架空线路的建设过程中，主要材料是铅包钢结构的导线，具有强度高、不生锈、具有良好导电率的优点。通过对新材料的有效应用可以有效防止雷电过电压现象的发生。
2、安装施工工艺的改进
对保护角的有效控制是增强输电线路绕击奈雷性能的有效措施。在线路架设过程中，采用小保护角避雷线的监控线路，能够有效降低雷击导线产生的绕击故障发生率。有意识的减少避雷线保护角，能够增强避雷线对导线的保护功能，增大对导线的保护面积，提高对导线的屏蔽效率。在雷电流的作用下，可以有效减少可能发生的绕击电流出现频率，从而使雷击跳闸率降低。因此，在安装施工工艺上应当利用先进科学技术，不断进行技术创新，将避雷线的保护角大幅度降低，甚至呈现负保护角状态，将对预防绕击现象发挥重要的作用。
3、严格遵守技术规范
在对原有输电线路的改造过程中，虽然减小保护角可以有效降低雷击跳闸发生概率，但是改造过程将是一项复杂的工作，需要全面切断输电线路，实施对杆塔结构的改造过程，施工周期比较长、技术含量高、成本巨大、操作难度较大，所以呈现的总体经济效益不高。新线路架设过程中，应当尽量减小保护角度，利用先进技术对杆塔进行重新规划设计。
通过将避雷线外移的方法减小避雷线和导线之间的距离，由于避雷线外移，杆间的应力将会随之增大，杆塔的质量和基础应力都会发生变化，线路的投资成本将大幅度增加。通过将导线内移的方法减小保护角，杆塔的尺寸会随之减小，输电走廊也会随之减小，成本将有所降低。通过增加避雷线高度的方法减小保护角，需要增设杆塔设施，从而提高了基础设施建设成本的投入。所以，在进行输电线路改造或者架设过程中，理应遵循的技术规范不可同日而语，一概而论，需要充分研究各地的地理状况、经济发展现状及电力需求，选取合适的方式进行线路改造和架设。
结束语
综上所述，在社会经济水平不断提高的现阶段，人们在日常生活和生产中对于电力资源的需求量也随之增多，对供电质量也提出了越来越高的要求，35kV配电线路作为电力系统建设中的重要组成部分，具有覆盖面积大、线路长等特点，为了减少暴露在野外的线路受到雷击而发生故障的几率，必须要对其感应雷过电压的波形特性和闪络特性等进行深入的分析，并在此基础上通过提高线路绝缘水平、降低接地电阻、加强避雷器等措施对其进行有效的防护，以保证供电的稳定性和可靠性。
参考文献：
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[2]刘靖，刘明光，屈志坚，刘铁.不同地形条件下架空配电线路的防雷分析[J].高电压技术.2011（4）.
论文作者:祖宁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
标签：过电压论文; 雷电论文; 线路论文; 导线论文; 避雷线论文; 感应论文; 杆塔论文; 《电力设备》2017年第1期论文;