10kV配電線路的雷電感應過電壓特性

劉漢輝（廣東電網公司河源東源供電局，廣東東源517000）

10kV配電線路的雷電感應過電壓特性

劉漢輝（廣東電網公司河源東源供電局，廣東東源517000）

10kV配電線路是現階段我國配電網的重要組成部分，應用十分廣泛。它的運行狀態直接影響著供電系統的安全及穩定，一般情況下，10kV配電線路都裸露在外部空氣之中，在夏季雷雨天氣很容易遭受雷擊導致線路燒毀、設備損壞。研究10kV配電線路的雷電感應過電壓特性，對于降低雷擊事故、保障電力系統安全穩定運行有重要的意義。

10kV配電線路；雷擊感應過電壓；防護措施

電力系統的安全穩定運行對于社會的穩定、區域經濟的發展都有重要的促進作用，10kV配電線路是電網的關鍵組成部分，會直接影響到電力系統的正常運行。雷擊事故是10kV配電線路最常見的故障形式之一，為了保證電力系統的安全，必須要加強雷擊防護，本文主要就10kV配電線路雷電感應過電壓特性進行簡單的分析總結，并就如何防護電網進行探討。

1 雷電感應過電壓特性

雷電感應過電壓指的是電氣設備附近的地面被雷電擊中之后，導致空間內的電磁場突然發生變化，使得未被雷擊的電氣設備出現感應過電壓的現象。假如雷云中帶有大量的負電荷，先導通道與雷云的電場之中存在線路，導線上形成束縛電荷，此時，先導通道并沒有明顯的電流，但當雷云在10kV配電線路附近地面放電的時候，雷云中聚集的負電荷會被大地迅速的中和，此時先導通道中的電場會迅速的下降，束縛電荷釋放之后會沿著導線運動，從而形成雷電感應過電壓。一般情況下，通過主放電雷電流模型能夠將不同距離位置處的電磁場分布計算出來，然后根據電磁場及線路的耦合關系能夠將對應磁場的感應過電壓計算出來。

1.1 最大感應過電壓

出現雷擊事故后，10kV電力線路中的最大感應過電壓的大小會受到雷電流波前時間、雷擊點與電力線路的最近的距離、大地的導電率、電力線路對地面的平均高度等等因素的直接影響，除此之外，桿塔的接地電阻及回波的傳播速率也在對其產生一定的影響，只是與上述幾個因素相比影響較小。實驗研究表明，回波速率持續增加的過程中，與雷擊點距離越近的電力線路的感應過電壓值越接近峰值，對應電壓變化率越大，但雷擊點與電力線路之間的距離相同，回波速率變化時，電壓的峰值并沒有太大的變化，因此，計算電力線路雷擊感應過電壓時可以忽略回波傳播速率的影響。此外，波前時間越短，與雷擊點之間的距離越近，電力線路的感應過電壓越接近峰值，波前時間不同的前提條件下，過電壓峰值的差異十分明顯。

1.2 概率和閃絡特性

一般情況下，當大地的導電率增加的時候，雷擊線路的最大感應過電壓會明顯減小，導致雷擊次數變化速率減小，除此之外，雷擊線路的感應過電壓數值大于某一個特定的過電壓值的時候，電力線路遭遇雷擊的次數也會減小，也就是說線路的雷擊概率及閃絡率明顯降低。大地的導電率降低的時候，電力線路絕緣閃絡的次數、雷電感應的閃絡率以及直擊雷閃絡率會在一定程度上呈現出上升的趨勢，相對而言，直擊雷閃絡率手大地導電率影響比較小，發生直擊雷之后，電力線路出現雷擊閃絡的幾率會增加，尤其是在沒有建筑物或者樹木的開闊區域的線路，發生雷擊閃絡的的幾率較大。

1.3 大地電導率的影響

大地屬于導體，但電阻率較大，導電效果較差。實驗研究顯示，大地條件不同時，檢測同一條電力線路中點及末端的電壓值及其波形可以發現，二者沒有太大的差別，如圖1所示。隨著電阻率的減小，起始階段，線路末端電壓波形出現了一個負峰值。如果將大地看作是一個理想的導體，線路中點位置到末端位置的電壓幅值應該是不斷衰減的，但從實驗結果可以明顯看出，從中點位置到末端位置電壓的波形并沒有太大的波動，基本保持一致，由此可見，大地并不是理想的導體。研究雷擊線路感應過電壓影響因素時將大地導電率納入其中，經過分析可以發現，當大地的電導率增加時，電壓的幅值會出現一定程度的增加，電壓波形的變化幅度會逐漸的減小，反之，大地電導率減小時，線路感應電壓幅值也會隨之減小，波形變化幅度增加，甚至可能會出現電壓的極性改變的情況。

圖1 全線路安裝絕緣子時線路中心和末端電壓的變化

2 10kV配電線路雷電感應過電壓的防護

為了保證10kV配電線路的安全、穩定運行，提高供電系統運行可靠性，必須加強雷擊電路的感應過電壓防護，下文就這一問題提出幾點簡單的建議，僅為電力企業有關人員的線路防護工作提供參考。

2.1 提高配電線路的絕緣水平

10kV配電線路產生雷電感應過電壓的一個重要的原因就是電網的絕緣水平比較低，加上現階段基本上大部分的10kV配電線路在架設過程都采用同塔多回路的技術，這種情況下，線路與線路之間的電氣距離非常的小，一旦某一回路的電力線路遭遇雷擊，線路的絕緣子對地擊穿，產生的電弧就會影響該回路附近的其他電路，導致大面積的電力故障，因此，必須要提高配電線路的絕緣水平。一般情況下，增加絕緣子片的數量、使用絕緣導線代替裸導線、更換絕緣子型號、在絕緣子與導線之間設置絕緣皮等等都是提高10kV配電線路絕緣水平、降低線路雷擊閃絡發生幾率的有效措施。

2.2 安裝避雷器

在架空配電線路中安裝避雷器能夠有效的防止線路被雷擊。一般情況下，避雷器主要安裝在刀閘、配電變壓器等配電設備或者電纜及架空絕緣線路轉換處。在雷擊過電壓的影響之下，線路中產生雷擊電流，一旦該電流超過一定數值之后，電路的避雷器就會發生作用，進行分流，將感應電流導入到大地之中，使得絕緣子兩端的電壓始終在安全值以下，防止線路被損壞。為了防止避雷器被損壞，電力企業相關負責人在雷電季節到來之前，要加強避雷器相關裝置的檢查，同時在配電線路中安裝諧波監測裝置，及時消除諧波，保護避雷器的安全。

2.3 降低配電線路的雷擊建弧率

降低配電線路的雷擊建弧率是保護10kV線路的有效措施。這就需要電力企業在電網建設安裝的過程中選擇中性點接地的方式，確保單相接地電流能夠實現自動補償，使接地電弧可以自動熄滅。同時在線路中安裝消弧線圈，在電容電流超過10A的電網中安裝自動跟蹤裝置，確保電流殘留值始終小于10A，從而實現控制配電線路弧光接地過電壓的目的。

3 結束語

電力能源對于社會穩定、經濟發展有重要的意義，隨著經濟的進步，百姓的生活水平明顯提高，在日常的工業生產生活過程中，廣大民眾對電力能源的需求量在不斷增加，對于電力企業供電質量的要求也在不斷提高。10kV配電線路是電網的關鍵組成部分，但是在具體的運行過程中，受線路本身的一些因素的限制，10kV配電線路非常容易遭遇雷擊，影響線路的穩定性。本文主要就感應雷擊過電壓產生的機理及10kV配電線路雷電感應過電壓特性進行了簡單的分析，從三個方面就如何加強電力線路雷擊過電壓防護進行討論，希望能夠為有關單位的相關工作提供參考。

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2095-2066（2016）36-0033-02

2016-12-3