(国网河南新县供电公司 河南新县 465550)
摘要：随着我国用电量的不断增大，对电线所能承受的电压的要求越来越高，因此近些年来10kV配电线路的应用越来越广泛，现在很多的高压线都采用10kV配电线路。但是10kV配电线路的安全系数不是很高，很容易受到各种自然灾害的影响，而雷害事故是最经常发生的，我国有关10kV配电线路雷害事故的报道时有发生。因此，对10kV配电线路雷害事故的发生原因及预防措施进行分析很有必要。本文针对某地10kV配电线路的雷害情况，简要分析了其形成原因，然后提出了一些防雷措施仿真。
关键词：配电线路；雷害事故；防雷措施；仿真
我国近些年国民经济的快速发展离不开电力资源的支持，电力系统已经成为支撑我国发展的重要部分，而随着国家的不断进步，电力系统也在不断的优化升级，电力相关设施也在不断的建设完善，10kV配电线路已经取代35kV配电线路，成为目前电力系统的主干网络。而随着电力系统的不断完善及人们对于电力系统的期待不断增强，电力系统正在提供越来越好的服务，供电安全系数不断增强，人们对于电力的依赖度越来越高，因此供电时间必须保证，而10kV配电线路的雷害事故严重影响了供电时间，因此必须想办法解决雷害问题。
一、某地10kV配电线路情况概述
1、该地10kV配电线路的配置情况
某地的10kV配电线路是该地区供电系统中的一条非常重要的线路，负责供给该地县城中的许多繁华地方，对该地的经济发展起着重要的支撑作用。该10kV配电线路使用放射性接线，从开关站出线之后与两条10kV配电线路相连，一共使用115根杆。其中1号杆36号杆之间采用一条10kV配电线路同杆双回连接，37号杆和115号杆之间和另一条10kV立交线同杆双回连接。该10kV配电线路使用总长度为6850m的JKLGYJ-120型导线，中间使用115根基杆，每两根杆之间大概有60m的跨距。1号杆到6号杆高10m，其余的杆的高度为15m，其中有4根杆为耐张杆，5根杆为转角杆，4根杆为钢杆，其余的杆都是直线杆。这些导线都是由普通铁担重，25号杆上安装有一台真空开关两只避雷器。
2、该地10kV配电线路遭受雷害情况
2010年2月份，该地有过一场较大的雷雨，强烈的雷电活动对开关站的影响很大，导致10kV配电线路的25号杆处的开关被雷电击中断裂，县城供电中断。由于网架结构不合理以及其他多方面原因，10kV配电线路上的负荷不能及时的得到转移，最终该县城的用户大约停电30分钟，极大地影响了用户的生活，也为10kV配电网的供电可靠性和电网安全性带来了极大挑战。
二、该地10kV配电线路雷害事故原因分析
1、出现感应雷过电压
很多研究者经过研究得到结论：一般情况下，如果雷击点在电线杆附近65m以内时，通常雷会直接击在塔杆或者线路等处，而如果配电网附近有较高的建筑物遮挡时，电线杆很少会受到直击雷。约有五分之一的配电线路遭受的雷击是直击雷，通常发生在郊区或者配电线路周围没有较高的建筑物遮挡等处。直击雷击中配电线路后往往会产生较大的电流，其中一半以上的电流大于20kA；约百分之八十的雷击都是感应雷，感应雷中产生的电流通常小于1kA，因此应重点防止配电线路遭受感应雷击中。
当雷电击中线路附近的大地时，导线中会因为电磁感应而产生一定的电压，这就是感应雷过电压。感应雷过电压可以分为静电分量和电磁分量，先导线路中的雷电荷周围存在静电场，当这些静电场突然消失时会产生感应电压，这就是静电分量，静电分量的值通常较大。先导通道中的雷电流周围的磁场变化会产生感应电压，这就是电磁分量。放电通道和导线之间是垂直的，因此电磁感应不太明显，所以通常情况下电磁分量要远远小于静电分量。因此，静电分量是感应雷过电压的主要组成部分。
2、计算感应雷过电压的方法
当雷击在配电线路附近时，架空线路中的三相导线中都会产生感应过电压，其中的主放电是慢慢发展的，导线上产生的感应电荷是一点一点释放出来的，而不是瞬间释放。因为静电分量在感应过电压中占据主要部分，因此架空线路防护感应过电压主要要考虑静电分量影响，而感应过电压的计算也应主要考虑静电感应电压，下图是通过电磁场分析计算感应雷过电压的简图。
三、10kV绝配电线路应采取的防雷措施
1、把握好线路防雷水平和绝缘水平的关系
根据研究表明，我国内陆只有少部分地区的雷电流增幅在100kA以上，因此，研究防雷措施时应当把重点放在雷电流增幅在100kA以下的情况，如果雷击点距离线路65m，雷电流增幅为100kA时，产生的感应过电压达到576.9kV，该地区目前配备的配电网绝缘子的U50%都很小，无法承受576.9kV的感应过电压，很容易发生闪络，该地的导线都是绝缘导线，绝缘子为P-15型针式，建弧率很大，在雷电冲击闪络通道时，容易造成工频电弧烧伤，严重时甚至会烧断绝缘导线。通过调研该地配网绝缘子的具体型号和雷击跳闸率和建弧率，如下表所示。
如果感应过电压Ug大于或等于U50%时，绝缘子就会产生闪络现象，此时的雷电流I大于或等于U50%/Ug。如果线路绝缘子采用FXBW6-10/70时，建弧率远远小于P-15型绝缘子，此时10kV配电线路的耐雷水平与采用P-15型绝缘子时大大加强。
2、应在线路上正确加装避雷器
加装避雷器可以有效降低雷害事故的发生概率，避雷器的保护作用和范围都是有限的，因此先对实际配电线路进行仿真分析。
（1）确定仿真模型
该仿真模型采用P-15型绝缘子，避雷器使用YH5WS-17.5/50型，导线采用JKLGYJ-120型；档距采用60-90m之间，感应雷电压的增幅为458.333kV。基于以上数据，使用ATPDraw软件确定仿真模型，建立的仿真模型如下。
由上可知，在没有加装避雷器保护时，如果线路遭受雷电过电压，则绝缘子迅速被击穿，因此导致单相接地短路，加装避雷器以后，如果线路遭受雷电过电压，避雷器会及时发生作用。将雷电流导入大地，使绝缘子上仅发生较小的电压波动，因此绝缘子不会发生闪络现象。由此可以看出，加装避雷器后可以明显保护配电线路。
3、在线路上安装并联保护间隙
10kV配电线路主要受到感应雷过电压的破坏，通常会产生绝缘子闪络烧毁、配电线路跳闸、击断架空绝缘导线等事故，通常情况下采用加强绝缘、安装避雷器等方法提高配电线路的安全。加强绝缘可以有效提高耐力水平，但是会受到线路走向的制约；安装避雷器可以有效防雷，但是成本较大，只能在雷电易击点、易击段、易击相等处使用。因此可以采用在配电线路上加装保护间隙的方法，保护间隙可以和自动重合闸相配合，保护间隙在绝缘子两端并联，当雷击线路时，保护间隙将放电，把雷电流导入大地，从而防止了绝缘子闪络烧毁，大大的提高了线路供电的安全性和可靠性。
四、结语
综上所述，10kV配电线路在我国当前供电系统中占据重要地位，但是10kV配电线路容易受到雷害事故影响，主要是由于感应雷过电压引起的，通过对某地10kV配电线路雷害事故的分析，提出了采用复合绝缘子、加装避雷器、加装并联保护装置等防雷措施，可以大大提高供电线路的安全性和可靠性。
参考文献
[1] 邓文斌.南方某县城10kV配电网防雷保护分析[J].电瓷避雷器，2010(04)
论文作者:余峰,张汉春
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/7
标签：过电压论文; 线路论文; 雷害论文; 感应论文; 绝缘子论文; 避雷器论文; 雷电论文; 《电力设备》2016年第16期论文;