广东电网有限责任公司江门台山供电局
摘要：随着人类社会的进步，社会与电力的联系更加紧密，人们对供电的可靠性要求越来越高，电力电气设备的可靠性逐步增加，电网运行过程中的操作失误也呈减少的趋势，因此由雷击引起的电网故障次数和危害性超过操作过电压，成为影响电网安全可靠运行的主要原因之一。供参考。
关键词：10kV配电网；防雷措施；仿真分析；
引 言：
对于高压输电线路，尤其是110kV 及以上的高压架空输电线路，由于线路绝缘水平相对较高，雷击线路附近时产生的感应雷过电压对线路正常运行的影响并不大；对于中低压输电线路，尤其是10kV 配电网线路，由于绝缘水平较低，受雷电感应过电压的影响较大。雷击事故严重影响了供电可靠性，而由感应雷引起的跳闸事故的已经成为危害10kV 配电网输电线路的主要原因，因此，研究10kV 架空配电线路的感应雷过电压及过电压防护，对电网安全运行和供电可靠性具有十分重要的意义。
一、配网线路雷电过电压类型
1、1感应过电压
当雷击输电线路旁大地及输电线杆塔时，在线路导线上感应出过电压大小一般情况下为300—500kV。所以对35kV及以下线路绝缘有一定威胁。
（1）雷击杆塔或附近避雷线；
（2）雷击档距中避雷线；
（3）雷击导线；
（4）雷击附近大地；
1、2雷电直击导线过电压
当雷直接击于无避雷线线路的导线或绕过避雷线而击于导线引起导线出现较高的过电压，使绝缘子串发生闪络，导线对地短路，。无避雷线线路这种情况容易发生，而有避雷线线路也可能发生，绕击的多少用绕击率来表示。
1、3雷直击杆塔反击过电压
当雷击于线路杆塔及杆塔旁1/4 档距的避雷线，较大的雷电流经杆塔电感和接地电阻入地，使塔顶电位升高，这样与导线之间形成一定的电位差，当杆塔和导线的电位差超过绝缘子串50%放电电压时，就会使线路绝缘子串发生闪络，导致导线对地短路。
1、4雷击档距中避雷线过电压
雷击有避雷线的线路的档距中避雷线时，会产生很大的雷击电流使避雷线电压升高，但由于避雷线半径较小，档距较大，雷电流在沿杆塔传播时会产生很强的冲击电晕，幅值衰减很快，一般不会导致绝缘子闪络。按规程规定确定的避雷线和导线的空气间也极少发生闪络。
二、感应雷过电压的计算及仿真
架空配电线路感应雷过电压的计算分为两个步骤：首先，通过雷电回击的数学模型计算出雷电通道周围电磁场；然后，建立雷电通道周围电磁场与架空线路祸合的数学模型，计算架空配电线路感应雷过电压。目前，我国配电网大多采用由架空线和电缆线构成的辐射状结构。随着城市配电网的改造、建设，电缆线使用量大大增加，在考虑配网线路受感应雷过电压影响的时候，也需要考虑因电缆、架空绝缘线和裸导线在结构上的不同，使感应雷在三类线路上产生的过电压也存在不一样。
2、1雷电流幅值的影响
随着雷电流幅值的增加，线路上感应产生的过电压幅值也会相应增加，且雷电流幅值大小与感应雷过电压的幅值大小成接近于线性的关系。感应雷过电压上升沿部分的电压爬升速度较快，引起的电压冲击最为明显，对线路绝缘的危害最大。
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2、2落雷点与架空线路水平距离的影响
雷击点距离线路越近，架空配电线路观测点处感应雷过电压幅值越大，感应雷过电压爬升速度越快，在过电压峰值过后，感应过电压的下降速度也越快，架空配电线路观测点处感应雷过电压的幅值随雷击点距离线路距离不断增大衰减得越慢。
2、3线路高度的影响
线路的对地高度会影响感应雷在线路上引起的过电压水平，架空配电线路观测点处感应雷过电压的幅值随线路高度的增大而增加，为防止感应雷的危害，配电网中的杆塔高度不宜太高。
2、4线路长度的影响
落雷点和线路之间垂点的雷电过电压幅值与架空线路长度大小关系不大，电磁波在线路上的传播与相互叠加并不影响感应雷过电压的幅值，对于500m到3000m长度的架空输电线路，其感应雷电压的最大幅值都约为70kV。
2、5避雷器对感应雷过电压的影响
利用数值计算方法可以统计线路感应过电压。避雷器密度增加，感应过电压降低。全线安装避雷器后感应过电压可以降低60%，是无避雷器保护线路的40%。但是若每隔一个杆塔安装一组避雷器，离雷击点最近的杆塔上没有安装避雷器，过电压水平会升高很多，接近全线无避雷器保护线路的水平。安装避雷器后，雷击闪络发生在没有安装避雷器的杆塔处。
三、10kV 配电网综合防雷方案
3、1加装线路避雷器
在易击段杆塔上安装线路避雷器可以有效的提高线路防雷性能，线路避雷器的选择性安装应该予以相当的重视，但是线路避雷器保护范围较小，只能有效保护1个基杆塔，只有所有杆塔都安装，其保护效果才能得到体现，且需确保避雷器的接地装置良好、接地电阻合格。由于其昂贵的价格的限制，要结合杆塔周围的地形、气候、事物等因素进行综合考虑，将避雷器安装在最需要的杆塔上。
3、2安装防雷金具
该保护装置直接安装在绝缘子上端，上部金属电极中有一个带穿刺的电极，它可穿透绝缘导线的绝缘层，实现与内部的导体紧密电接触；在雷电过电压的作用下，该保护装置直接通过与导体紧密接触的穿刺刀片，将雷电过电压引至该保护装置的外部金属电极，使雷电过电压直接加在该保护装置的外部金属电极和绝缘子底部金属电极之间，从而造成雷电过电压沿着绝缘子表面击穿。此后，工频续流电弧将沿着该保护装置的金属电极表面漂忽移动燃烧，而不会再像架空绝缘导线那样总是固定在某一点烧灼。
3、3安装可调式保护间隙
针对电缆和绝缘架空线，可以采用可调式保护间隙进行保护，减少电缆和绝缘架空线的外层绝缘受到的过电压冲击。可调式保护间隙的工作原理为；在绝缘子串旁边并联一对金属电极，构成保护间隙，间隙距离小于绝缘子串的串长。正常运行时，并联间隙具有均匀工频电场的作用。架空线路遭受雷击时，在绝缘子串上产生较高的雷电冲击过电压，由于并联间隙的雷电放电电压低于绝缘子串的放电电压，间隙先放电，连续的工频电弧在电动力和热应力作用下离开绝缘子串在间隙电极之间燃烧并向外发展，保护绝缘子串免于损坏，进而防止了雷击断线。
3、4采用绝缘塔头和横担
对同杆双回或同杆多回配电线路，可采用绝缘子与绝缘横担组合的配置方式；对三角排列的单回配电线路，可采用绝缘杆头、绝缘横担、绝缘子组合的配置方式，杆塔上部整体形成一个绝缘塔头，提高10kV配电线路的绝缘水平和供电可靠性。绝缘塔头、横担具备良好的电气绝缘性能，具有放电电压高泄漏电流小，抗老化能力强、适应长期户外运行环境以及便于安装等特点。能够大幅提高配电线路的绝缘水平，使雷电放电的空气间距增大。通过采用绝缘塔头或绝缘子和绝缘横担的组合绝缘，使放电路径增大3－4倍，绝缘水平提高至110kV线路水平，在感应过电压下一般不会发生闪络。
3、5 加装耦合地线或杆塔拉线
对于降低杆塔接地电阻有困难，以及虽已部分安装避雷线但仍易受雷害侵袭的线路，也可采用加装耦合地线或杆塔拉线的方法。其原理是通过增加避雷线和导线之间的耦合作用，从而降低绝缘子串上的电压，对雷电流进行有效分流，使杆塔波阻抗减小。由于加装耦合地线成本较高，且耦合地线并不能完全防止绝缘子串受雷击闪络，故无法大范围推广使用。
四、结束语
本文对配网防雷措施现状进行统计与分析，通过搭建配电网感应雷数字仿真模型，针对特定的电网与线路结构，对配电变压器、架空裸导线、绝缘架空线、电缆等进行了数字建模，仿真并分析了雷电流幅值、杆塔高度、落雷点与线路距离对感应雷过电压大小的影响。
论文作者:邝永沃
论文发表刊物:《探索科学》2016年8期
论文发表时间:2017/1/9
标签：过电压论文; 线路论文; 杆塔论文; 避雷线论文; 感应论文; 绝缘子论文; 雷电论文; 《探索科学》2016年8期论文;