10 kV配電線路的雷電感應過電壓特性分析

鄭學林

摘 要：隨著我國電網建設進程不斷加快的現階段，10 kV配電線路已經成為電力系統建設中的重要組成部分，對于供電系統的正常運行和社會的穩定發展具有較大的影響作用。然而，由于10 kV配電線路的絕緣水平較差，極易出現因雷電感應過電壓而引起的安全事故，對于電力設備造成了損壞，為此，文章首先對雷電感應過電壓的產生機理進行了介紹，重點分析了10 kV配電線路雷電感應過電壓的特性，最后提出了幾點科學有效的解決對策。

關鍵詞：10 kV配電線路；雷電感應過電壓；特性

中圖分類號：TM855 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）02-0086-02

在我國電力系統不斷發展、電網規模不斷擴大的現階段，10 kV配電線路已經成為配網建設中的重要組成部分，其運行狀態的好壞直接關系到整個供電系統的正常運行和社會生活與生產。但是，由于10 kV配電線路一般都是裸露在外部空氣當中的，極易受到雷擊，從而導致供電設備的損壞，其出現故障的概率已經達到了90%以上，再加之配電線路防雷工作的研究還沒有實現進一步的完善，使對配電線路雷電感應過電壓的特性分析工作變得尤為重要，以實現最大程度降低雷擊事故的發生。

1 雷電感應過電壓概述

雷電感應過電壓，實際上就是指電氣設備的附近地面被雷擊中后會進行放電，在此過程中由于空間內的電磁場出現了突然性的變化，在沒有被雷直接擊中的電氣設備出現了感應的過電壓。以負雷電為例，在雷云和先導通道的電場中存有線路，并在導線上形成束縛電荷，這時在先導通道中并不會形成明顯的電流；當雷云在線路的附近地面進行放電的過程中，之前所聚集的負電荷會被快速的中和，使得先導通道的電場快速的下降，導線上的束縛電荷在得到釋放之后會沿著導線的兩側運動，因此便形成了雷電感應過電壓。感應雷過電壓的數值計算通常情況下首先是根據主放電雷電流模型計算出不同距離位置處的電磁場分布，然后再根據線路和電磁場的耦合關系計算出在對應電磁場中的感應過電壓。

2 10 kV配電線路雷電感應過電壓的特性

2.1 線路最大感應過電壓

線路的最大感應過電壓主要受到雷電流波前時間、線路對地平均高度、大地電導率以及雷擊點距離線路的最近距離等因素的直接影響，其中回波傳播速率和桿塔接地電阻對其的影響相對較小，當回波傳播速率不斷增加的時候，距離雷擊點最近位置處的電壓就越接近峰值，且其所對應的du/dt也就越大，但是不同速率所對應的峰值變化并不明顯，因此在對感應過電壓進行計算時可以對這兩項因素的影響效果進行忽略，波前時間越短，距離雷擊點最近位置的電壓就越接近峰值，且不同波前時間所對應的峰值之間的差異也十分明顯。

2.2 大地電導率的影響

大地并不是理想的導體，其具有一定的電阻率，如圖1所示，在不同大地條件下，線路的中點和末端兩處的電壓和波形形狀基本相同，但是蘇子和電導率的減小，線路末端電壓的波形在起始階段出現了一個負的峰值。因此，如果將大地作為理想的導體，線路的中點位置到末端處的電壓幅值就會衰減，但其波形基本保持一致；如果將大地的有限電導率納入到影響的范圍當中，隨著大地電導率的減小，電壓幅值也會隨之出現衰減，且其波形變化逐漸增大，有時也會出現電壓極性改變的現象。2.3 概率和閃絡特性

通常情況下，隨著大地電導率的增加，雷擊線路的最大感應過電壓就會普遍減小，使得雷擊次數的變化速率也會隨之減小，感應過電壓超過某一特定過電壓值的雷擊次數也會相對減少，線路出現雷擊的概率和閃絡率也會隨之降低。隨著大地電導率的增加，直擊雷閃絡率、雷電感應閃絡率以及絕緣閃絡的次數都呈現出了下降的趨勢。另外，直擊雷會使得發生線路閃絡的概率增大，是因為直接雷閃絡率受到大地電導率的影響較小，特別是在附近沒有樹木或建筑等開闊區域的線路更易出現雷擊閃絡。

3 10 kV配電線路雷電感應過電壓的防護

針對以上所介紹的線路出現雷電感應過電壓的形成機理和特性分析，為了實現10 kV配電線路的穩定、可靠運行，保證供電工作的順利開展，可以從以下幾方面加強對線路雷電感應過電壓的防護。

3.1 提高配電線路的絕緣水平

10 kV配電線路產生雷電感應過電壓最直接的原因就是配電網絡的絕緣水平較低，特別是同塔多回路的技術使得各線路之間沒有充足的電氣距離，當同一回線路發生雷擊之后，線路的絕緣子會對地擊穿，有力的電弧會對其他的電路產生影響，因此要提高配電線路的絕緣水平，可以使用絕緣導線來代替裸導線、增加絕緣子片的數量、在導線和絕緣子間設置絕緣皮或者是對絕緣子型號進行更換等，以降低線路閃絡的發生率。

3.2 降低配電線路的雷擊建弧率

降低配電線路的雷擊建弧率，一方面可以在配電網的運行中采用中性點接地的方式，使得單相接地電流實現自動補償，從而使得接地電弧熄滅，而且自動補償消弧裝置能夠實現對配電線路的電容進行實時監測，提高了供電的可靠性；另一方面，可以采用利用消弧線圈來實現過電壓的治理，將自動跟蹤裝置安裝在電容電流大于10 A的配電網中，能夠將殘留值始終控制在10 A以下，從而控制弧光接地過電壓。

3.3 利用避雷器對線路進行保護

避雷器能夠對配電線路的雷過電壓進行較好的防護，因此可以將避雷器安裝在雷擊事故多發段的桿塔上，也可將避雷器安裝在配電變壓器、刀閘等重要的配電設備位置處，另外還可將避雷器設置在架空絕緣線路和電纜線路的轉換位置處。

4 結 語

綜上所述，在社會經濟水平不斷提高的現階段，人們在日常生活和生產中對于電力資源的需求量也隨之增多，對供電質量也提出了越來越高的要求，10 kV配電線路作為電力系統建設中的重要組成部分，具有覆蓋面積大、線路長等特點，為了減少暴露在野外的線路受到雷擊而發生故障的幾率，必須要對其感應雷過電壓的波形特性和閃絡特性等進行深入的分析，并在此基礎上通過提高線路絕緣水平、降低接地電阻、加強避雷器等措施對其進行有效的防護，以保證供電的穩定性和可靠性。

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