线路避雷器在提高10kV配电线路防雷性能的探究

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【摘要】配电网是电力系统中的重要组成部分，承担着直接向用户供电的重要任务，保证其安全运行非常的重要，但是由于10kV配电线路的绝缘水平比较低，这使得其在运行过程中容易遭到雷击，积极采取措施提升其防雷性能，保证其运行安全、稳定性是非常必要的，本文就主要对线路避雷器在10kV配电线路中的应用予以简单分析探讨。

【关键词】线路避雷器;10kV配电线路;防雷性能

引言

随着社会对于供电质量的要求的提升，保证配电网运行的安全稳定性显得越来越重要，我国的10kV配电网的地域分布非常的广，并且设备的数量众多，再加上其自身具有绝缘水平低的特点，导致其受到雷击的可能性非常的大，一旦线路遭到雷击将会受到非常严重的损害，巨大的雷电流会在线路的对地阻抗上产生很高的电位差，导致其出现导线断线、瓷瓶炸裂等事故，并且线路上高幅值的雷电波还很容易通过耦合转移至配电网的相关设备上，对设备造成非常严重的损害。因此在配电网线路运行过程中，积极采取有效防雷措施，保证其运行安全是非常必要的，本文就主要针对此予以简单分析研究。

1.提升10kV配电线路防雷性能的相关计算

在对配电网线路防雷性能的好坏进行判断时，其中非常重要的两个指标为线路的雷击跳闸率及线路的耐雷水平，其中配电线路的耐雷水平主要是指线路遭到雷击时，线路的绝缘子串不出现闪络的最大雷电流幅值。而配电线路的雷击跳闸率主要是指每百公里的配电线路每年由雷击所导致的线路跳闸次数，通常情况下，配电线路的雷击跳闸率越低、耐雷水平越高，说明其防雷性能越好。由于10kV配电线路的绝缘水平通常比较低，在其线路建设的过程中，一般不会为其安全避雷线，因为即使是为其安装了避雷线也很容易出现反击，在直击雷的防止上难以起到良好的作用。在实际的线路运行过程中，雷击会对没有避雷线的塔顶造成对一相导线反击放电过程中不会引发线路跳闸，只有在有第二相的导线反击放电时，才会引发线路的跳闸故障，所以导致第二相导线闪络放电的雷电流才是其所需的耐雷水平。对于10kV的配电线路来说，在分析其防雷性能的过程中，需要对这样的几种雷电过电压予以考虑：

（1）雷直击导线时所产生的过电压;

（2）雷直击杆塔时所产生的反击过电压;

（3）雷击导线附近的大地时所产生的感应雷过电压。

对10kV配电线路在以上几种情况下的耐雷水平及雷击跳闸率的计算予以简单分析，选择其中的西华线为例进行分析，本次研究中所选择的西华线是三回路纵式布线，其垂直相间的距离为一米，其平行每个回路之间的距离是0.8米，平均线路的高度为11.5米，杆塔等值电感的值为0.42mH/m，线路耦合系数为0.2，通过计算得到其西华线的防雷性能为：当雷击导线附近的地面时，其耐雷水平为15.54kA，雷击导线时，耐雷水平为0.55kA，其雷击跳闸率为1.27;当雷击杆顶时，其耐雷水平为10.04kA。从其计算结果中可以看出，10kV配电线路的耐雷水平比较低，当其雷电流的幅值超出10kA时，就容易导致出现绝缘子的闪络，所以，积极采取相应的防雷保护措施，减少线路的雷击跳闸率是非常必要的。

2.线路避雷器在提升10kV配电线路防雷性能中的应用

10kV配电线路走廊的地形非常的复杂，雷害事故的发生率比较高，并且土壤的电阻率是比较高的，要想通过减小杆塔接地点再来提升线路的耐雷水平具有较大难度;而多重屏蔽、减小屏蔽角、应用负角保护的方法又受到杆塔结构的限制比较大，尤其是其中一些老线路改造起来具有较大困难，所以建议采用安装线路避雷器的方法来提升线路的防雷性能。由于金属氧化物非线性电阻具有优异性能，使得其在电力系统中具有广泛的应用，其在限制各种不同类型的过电压工作中具有积极的作用，其应用范围涵盖了低压弱电系统、百万伏电压等级的特高压的各个领域。在线路绝缘子的两端并联线路型避雷器，可以实现雷电流的分流，对于线路上的雷电压具有良好的限制作用，这能够有效的降低线路的跳闸率。但是在目前的10kV配电线路上，线路避雷器的应用比较少，但是在一些地形条件比较复杂的地区，应用普通的防雷措施，难以起到良好的防雷效果，对于线路避雷器在10kV配电线路上的应用还有待进一步研究，下面就主要对线路避雷器在10kV配电线路上的应用予以简单分析探讨。

2.1 ATP仿真模型分析

本次研究中在对10kV配电线路的过电压水平实施仿真计算的过程中，应用电磁暂态仿真程序ATPDraw来开展，应用相交法对线路绝缘子串上的闪络实施判断，也就是说当塔顶上的电位与导线上的感应电位的差值曲线与绝缘子串的冲击放电伏秒特性曲线相交时，说明其绝缘子串发生了闪络，所以说配电线路的防雷水平与杆塔的冲击接地电阻、线路绝缘子的冲击放电伏秒特性、雷电流强度几个因素有关。线路模型应用ATP中参数恒定的Bergon模型，其参数频率设置在400～500KHZ，将其杆塔等效为单相的无损线杆塔，将其作为分布参数来开展处理，波阻抗选择300欧姆，对于其冲击接地电阻应用固定的电阻值近似来表示，其雷电流波选择2.6/50ms的斜角波，对于线路避雷器中的基本参数主要以西华线中实际安装的YH5w-17/50避雷器为主要依据。

图1 10kV西华线#89杆

2.2 相关工程实例

本次研究中所选择的工程实例中的10kV西华线的易击杆都是2p-15型杆，其绝缘子的型号及杆塔参数都能够保持良好的统一，选择其中的#89杆为例对其过电压水平实施仿真分析，如图1所示：

其仿真模型如图2所示：

图2 10kV西华线#89杆的ATP仿真模型

图3 雷电流幅值不高时的绝缘子串两端的电压波形图

图4 雷电流为11KA时的绝缘子串两端的电压波形图

图5 雷电流为15KA时的绝缘子串两端的电压波形图

图6 雷电流为20KA时的绝缘子串两端的电压波形图

如果雷电流的幅值不高，杆塔上的各相的绝缘子都没有出现闪络，这时其绝缘子串两端的电压波形如图3所示。

通过上文的计算结果可以看出，当雷击杆顶时，其耐雷水平为10.04kA，所以将雷电流值增大到11kA时，单相绝缘子上所承受的电压达到了其冲击临界放电电压，其A相的绝缘子会首先出现闪络，由于此时其线路并没有出现跳闸，所以其A相线路通过杆塔接地，各相之间存在的耦合效应使得其B、C两相导线上感应出过电压，其极性能够与塔顶的电位极性保持一致，这会导致其B、C两相上绝缘子所承受的电压差减小，由于达不到临界冲击闪络放电电压，不会出现闪络，其电压波形图如图4所示。

当雷电流的值继续增大到15kA时，耦合系数比较小的B相会先出现闪络，会导致B相通过杆塔接地，C相上会感应出A、B两相上所产生的暂态过电压，并且其极性与塔顶定位保持一致，由于达不到闪络条件，不会出现闪络，如图5所示。

当雷电流增大到20KA时，三相的绝缘子都会出现闪络如图6所示。

在#89杆塔上装设一组线路避雷器之后，当雷电流的值增大到25kA时，杆塔绝缘子的两端三相导线的波形如图7所示。

图7 雷电流为25KA时的绝缘子串两端的电压波形图

从图7中可以看出，在避雷器的截断作用之下，能够使雷电流的幅值降到50kV以内，使得绝缘子不再闪络，这对于线路具有非常好的保护作用，使得线路的耐雷水平明显提升。

3.结束语

10kV配电线路运行过程中，受到雷击的可能性的非常的大，积极采取有效的措施提升其防雷性能是非常必要的，本文就主要对线路避雷器在提升其防雷性能上的应用进行了简单分析。

参考文献

[1]郇嘉嘉，曾海涛，黄少先.应用线路避雷器提高10kv配电线路防雷性能的研究[J].电力系统保护与控制，2013（5）.

[2]罗大强，唐军，许志荣，陈德智.10kV架空配电线路防雷措施配置方案分析[J].电瓷避雷器，2012（10）.

[3]吴泳聪，陈远东，罗汉武，孙鑫，陈淑波，黄道春，阮江军，刘欢.树木对10kV配电线路防雷性能的影响[J].中国电力，2014（6）.