摘要：随着配电线路中的电杆接地电阻的提升，配电线路地线中的感应过电压会有明显的上升，绝缘子承受的过电压会在很大程度上下降，基于此，如果在配电线路中进行地线架设，则可以起到对过电压的防护效果，因此并不必再增加降低电阻的措施，可以通过电杆自然接地的方式起到雷电冲击的防护效果。另外，在配电线路中架设底线，还可以有效降低雷电冲击感应过电压闪络发生的概率，并降低闪络情况对配电线路造成的影响。
关键词：地线感应；电压方法；绝缘间隙；电压
1配电线路对雷过电压的感应
在雷雨高发季节，配电线路非常容易受到雷击的袭击，当线路遭到雷击之后，其所产生的电压会迅速超过线路的绝缘水平，从而导致其绝缘子损坏，甚至可能因此出现短路的现象，从而引起一系列的配网故障。雷击对配电线路带来的主要影响表现如下。
1.1绝缘子闪络故障
雷击极易引发绝缘子闪络现象，从而致使绝缘子受损。当出现雷雨天气时，雷击所造成的过电压会致使配电线路的负荷加重，使得绝缘子两侧电压迅速超过能够承受的范围，从而引起一系列的闪络问题。另外，绝缘子长时间暴露在外界，其本身极易因外界自然天气而出现绝缘子受热破损等情况，此时需要运用具有更好绝缘作用的绝缘子来替换。
1.2避雷器故障
为了有效降低或者避免雷电袭击配电线路，通常情况下，在进行线路架设的过程中，会为其配置相应的避雷器，当遭受到雷击之后，其产生的电压会致使电流增强，使得线路避雷器出现分流的现象，从而造成大规模的感应电流经由避雷器迅速流向大地，从而达到有效控制电压的目的，这不仅能够抵抗雷击的作用，还能有效保护线路。但雷击具有随意性，加之其强大的能量，非常容易使避雷器遭受破坏，例如：避雷器在配置时，其型号不相符合，使得其不能够承担过大的电流；天气、过电压以及谐波等影响，使得避雷器出现封闭性受损，或者受潮湿影响出现老化、受损等，为雷击提供了良机；接地电阻超出标准或者接地引下线受到腐蚀被破坏，在对雷感应电流进行引流时，无法将其传导到大地。要实现对避雷器的安全维护，必须在雷雨季节做好事前准备，定期对避雷器的线路设备运行情况进行检查，及时更换老化、受损设备，保证其能够正常运行，同时将谐波监测设备装入到配电线路中，一旦监测到有谐波出现，立即启动谐波消除装置，以此升级避雷器的功能，从而达到更好地保护线路的作用。
2地线对感应过电压的限制效果
2.1地线安装位置的影响
地线架设高度与过电压幅值的关系如图1所示。地线架设高度与绝缘子、导线等最高过电压幅值呈现非常明显的同步变化，地线与导线之间的距离越近，其变化也就越小。当其与导线之间的距离相等时，地线架设的位置会对感应电压带来不同的限制作用，当处于上方时，其限制效果更显著。为此，在对地线进行架设的过程中，可通过将地线定位在导线上方的方式来实现对感应过电压的有效防护。在达到线间距的前提下，必须适当地将导线与地线之间的距离拉近。
图1地线架设高度与过电压幅值的关系
2.2接地电阻的影响
配电架空线路电杆通常以自然接地的方式进行处理，其接地电阻非常大，加之大地自身的电阻作用，因此，在对地线进行架设的过程中，必须确定是否对电杆采取降阻处理，这是过电压防护中非常重要的一环。而要得出该结论，必须对有地线与无地线情况下的感应过电压进行计算和比较。算例如下：
（1）有地线线路计算。在无地线中相导线顶端1m的部位，设置一个截面积为70mm2的地线装置，即可使地线经由电杆实现接地。
（2）无地线线路计算。中相（A相）导线与地面距离保持11m，边相（B或C相）导线与地面距离保持10m，两相导线之间的距离为1m，档距可达到80m，线路截面面积为185mm2，长度能够达到20km，线路两侧可经由最佳的位置实现电阻的接地。在出现雷电时，其能够经由配电线路中间的部位，使得配网与雷电击中区域之间控制在50m以外，此时大地电阻为100Ω•m，雷电的电流为30kA。
无论是否采取地线，各相线路中的感应过电压最大值均被定位在线路最中间的区域，而该区域的过电压随着时间的发展呈现为动态变化，地线会对感应过电压进行限制。无地线线路与有地线相比，各相导线中的感应过电压水平均更高。由于受到电杆接地电阻的影响，有地线线路同样会产生感应过电压，幅值甚至可达到相导线的17%左右。
从感应过电压来看，有地线B相以及无地线A相过电压最大，主要是由于A相与有地线线路的地线架设最接近，从而使得感应过电压受到限制。对B相以及A相最大过电压进行比较发现，无地线线路的感应过电压明显要高，大约高出34.26%。但在此需要明确绝缘子闪络是否受到其承受过电压的影响，为此，对比绝缘子所承受过电压才是关键。无地线线路由于没有地线，感应电流无法通过电杆传向大地，电杆与大地处在相同的电位状态下，故导线对地的电压也就是绝缘子的电压。而针对有地线的线路来说，则不需要考虑地线与绝缘子脚间的压降问题，导线与地线之间的电位差就是绝缘子所需要承受的电压。无地线的绝缘子的感应过电压明显高于有地线。
接地电阻与绝缘子、导线、地线感应过电压幅值的变化关系如图2所示。接地电阻与导线对地最高感应过电压幅值为正相关性，即其中一者发生变化，另一者也会随之发生相应的改变；绝缘子则与其呈现负相关性，即当接地电阻不断变大时，绝缘子所能够承受的最高过电压幅值会出现相应的减小，这主要是由于受到感应过电压的影响；地线与接地电阻也为正相关性，但其变化没有导线明显。可以得出，采用地线来实现对感应过电压的防护时，不需要对电杆采取降阻处理，就能够达到较好接地效果。
3地线对感应电压闪络率的降低效果
为了充分了解地线对感应电压闪络率的影响，分别在有地线与无地线线路条件下，进行了感应过电压闪络率的计算：
（1）根据40个雷暴日来对地闪密度Ng进行折算，为2.78次/（千米2•年）。
图2接地电阻与绝缘子、导线、地线感应过电压幅值的变化关系
（2）为了将大多数的情况涵盖在内，分别将100kV与150kV作为绝缘闪络的判据进行计算分析。
（3）传输线路大地瞬态阻抗与雷电瞬变电磁场均会受到大地电阻率的影响，从而使闪络率也受到影响，故分别取50Ω•m、100Ω•m、200Ω•m、500Ω•m、1000Ω•m、1500Ω•m、来计算线路感应过电压的闪络率。
（4）线路相关参数与上述算例相同，且电杆均为自然接地，结合大地电阻率进行接地电阻Rg的计算，结果见表1。当绝缘子闪络的电压达到100kV时，各种大地电阻率下感应过电压闪络率见表2；当绝缘子闪络的电压达到150kV时，各种大地电阻率下感应过电压闪络率见表3。
表1各种大地电阻率下电杆自然接地电阻
根据表2、表3，在110kV与150kV电压下，随着大地电阻率的不断增大，有无地线线路的闪络率均逐渐递增，主要是由于其传输线路大地瞬态阻抗与雷电瞬变电磁场也随之发生改变，从而使得感应过电压逐步递增。尽管均呈现为逐渐增大，但有、无地线线路闪络率之间却有明显差异，主要是由于在大地电阻率不断增大的影响下，电杆接地电阻随之增大，从而使得有地线线路绝缘子所负担的过电压得到有效控制。根据表2、表3可得出，采用有地线的线路可达到更好的防护效果。
结论
通过对比分析，架设地线可有效实现对感应过电压闪络率的控制，具有更显著的线路防护效果。
参考文献：
[1]刘刚，陈荣锋，莫芸.10kV架空配电线路避雷线架设高度的探讨[J].电瓷避雷器，2017（4）：33-38.
[2]边凯，陈维江，李成榕，等.架空配电线路雷电感应过电压计算研究[J].中国电机工程学报，2017（31）：191-199，236.
论文作者:王夕琛1,韩春明2,岳悦3,束学刚4
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/25
标签：过电压论文; 地线论文; 线路论文; 绝缘子论文; 感应论文; 导线论文; 电杆论文; 《基层建设》2018年第32期论文;