10kV配电线路的雷电感应过电压特性

刘汉辉（广东电网公司河源东源供电局，广东东源517000）

10kV配电线路的雷电感应过电压特性

刘汉辉（广东电网公司河源东源供电局，广东东源517000）

10kV配电线路是现阶段我国配电网的重要组成部分，应用十分广泛。它的运行状态直接影响着供电系统的安全及稳定，一般情况下，10kV配电线路都裸露在外部空气之中，在夏季雷雨天气很容易遭受雷击导致线路烧毁、设备损坏。研究10kV配电线路的雷电感应过电压特性，对于降低雷击事故、保障电力系统安全稳定运行有重要的意义。

10kV配电线路；雷击感应过电压；防护措施

电力系统的安全稳定运行对于社会的稳定、区域经济的发展都有重要的促进作用，10kV配电线路是电网的关键组成部分，会直接影响到电力系统的正常运行。雷击事故是10kV配电线路最常见的故障形式之一，为了保证电力系统的安全，必须要加强雷击防护，本文主要就10kV配电线路雷电感应过电压特性进行简单的分析总结，并就如何防护电网进行探讨。

1 雷电感应过电压特性

雷电感应过电压指的是电气设备附近的地面被雷电击中之后，导致空间内的电磁场突然发生变化，使得未被雷击的电气设备出现感应过电压的现象。假如雷云中带有大量的负电荷，先导通道与雷云的电场之中存在线路，导线上形成束缚电荷，此时，先导通道并没有明显的电流，但当雷云在10kV配电线路附近地面放电的时候，雷云中聚集的负电荷会被大地迅速的中和，此时先导通道中的电场会迅速的下降，束缚电荷释放之后会沿着导线运动，从而形成雷电感应过电压。一般情况下，通过主放电雷电流模型能够将不同距离位置处的电磁场分布计算出来，然后根据电磁场及线路的耦合关系能够将对应磁场的感应过电压计算出来。

1.1 最大感应过电压

出现雷击事故后，10kV电力线路中的最大感应过电压的大小会受到雷电流波前时间、雷击点与电力线路的最近的距离、大地的导电率、电力线路对地面的平均高度等等因素的直接影响，除此之外，杆塔的接地电阻及回波的传播速率也在对其产生一定的影响，只是与上述几个因素相比影响较小。实验研究表明，回波速率持续增加的过程中，与雷击点距离越近的电力线路的感应过电压值越接近峰值，对应电压变化率越大，但雷击点与电力线路之间的距离相同，回波速率变化时，电压的峰值并没有太大的变化，因此，计算电力线路雷击感应过电压时可以忽略回波传播速率的影响。此外，波前时间越短，与雷击点之间的距离越近，电力线路的感应过电压越接近峰值，波前时间不同的前提条件下，过电压峰值的差异十分明显。

1.2 概率和闪络特性

一般情况下，当大地的导电率增加的时候，雷击线路的最大感应过电压会明显减小，导致雷击次数变化速率减小，除此之外，雷击线路的感应过电压数值大于某一个特定的过电压值的时候，电力线路遭遇雷击的次数也会减小，也就是说线路的雷击概率及闪络率明显降低。大地的导电率降低的时候，电力线路绝缘闪络的次数、雷电感应的闪络率以及直击雷闪络率会在一定程度上呈现出上升的趋势，相对而言，直击雷闪络率手大地导电率影响比较小，发生直击雷之后，电力线路出现雷击闪络的几率会增加，尤其是在没有建筑物或者树木的开阔区域的线路，发生雷击闪络的的几率较大。

1.3 大地电导率的影响

大地属于导体，但电阻率较大，导电效果较差。实验研究显示，大地条件不同时，检测同一条电力线路中点及末端的电压值及其波形可以发现，二者没有太大的差别，如图1所示。随着电阻率的减小，起始阶段，线路末端电压波形出现了一个负峰值。如果将大地看作是一个理想的导体，线路中点位置到末端位置的电压幅值应该是不断衰减的，但从实验结果可以明显看出，从中点位置到末端位置电压的波形并没有太大的波动，基本保持一致，由此可见，大地并不是理想的导体。研究雷击线路感应过电压影响因素时将大地导电率纳入其中，经过分析可以发现，当大地的电导率增加时，电压的幅值会出现一定程度的增加，电压波形的变化幅度会逐渐的减小，反之，大地电导率减小时，线路感应电压幅值也会随之减小，波形变化幅度增加，甚至可能会出现电压的极性改变的情况。

图1 全线路安装绝缘子时线路中心和末端电压的变化

2 10kV配电线路雷电感应过电压的防护

为了保证10kV配电线路的安全、稳定运行，提高供电系统运行可靠性，必须加强雷击电路的感应过电压防护，下文就这一问题提出几点简单的建议，仅为电力企业有关人员的线路防护工作提供参考。

2.1 提高配电线路的绝缘水平

10kV配电线路产生雷电感应过电压的一个重要的原因就是电网的绝缘水平比较低，加上现阶段基本上大部分的10kV配电线路在架设过程都采用同塔多回路的技术，这种情况下，线路与线路之间的电气距离非常的小，一旦某一回路的电力线路遭遇雷击，线路的绝缘子对地击穿，产生的电弧就会影响该回路附近的其他电路，导致大面积的电力故障，因此，必须要提高配电线路的绝缘水平。一般情况下，增加绝缘子片的数量、使用绝缘导线代替裸导线、更换绝缘子型号、在绝缘子与导线之间设置绝缘皮等等都是提高10kV配电线路绝缘水平、降低线路雷击闪络发生几率的有效措施。

2.2 安装避雷器

在架空配电线路中安装避雷器能够有效的防止线路被雷击。一般情况下，避雷器主要安装在刀闸、配电变压器等配电设备或者电缆及架空绝缘线路转换处。在雷击过电压的影响之下，线路中产生雷击电流，一旦该电流超过一定数值之后，电路的避雷器就会发生作用，进行分流，将感应电流导入到大地之中，使得绝缘子两端的电压始终在安全值以下，防止线路被损坏。为了防止避雷器被损坏，电力企业相关负责人在雷电季节到来之前，要加强避雷器相关装置的检查，同时在配电线路中安装谐波监测装置，及时消除谐波，保护避雷器的安全。

2.3 降低配电线路的雷击建弧率

降低配电线路的雷击建弧率是保护10kV线路的有效措施。这就需要电力企业在电网建设安装的过程中选择中性点接地的方式，确保单相接地电流能够实现自动补偿，使接地电弧可以自动熄灭。同时在线路中安装消弧线圈，在电容电流超过10A的电网中安装自动跟踪装置，确保电流残留值始终小于10A，从而实现控制配电线路弧光接地过电压的目的。

3 结束语

电力能源对于社会稳定、经济发展有重要的意义，随着经济的进步，百姓的生活水平明显提高，在日常的工业生产生活过程中，广大民众对电力能源的需求量在不断增加，对于电力企业供电质量的要求也在不断提高。10kV配电线路是电网的关键组成部分，但是在具体的运行过程中，受线路本身的一些因素的限制，10kV配电线路非常容易遭遇雷击，影响线路的稳定性。本文主要就感应雷击过电压产生的机理及10kV配电线路雷电感应过电压特性进行了简单的分析，从三个方面就如何加强电力线路雷击过电压防护进行讨论，希望能够为有关单位的相关工作提供参考。

[1]侯牧武，曾 嵘，何金良.感应过电压对输电线路耐雷水平的影响[J].电网技术，2014（12）.

[2]甄雄辉.10kV配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果分析[J].中国高新技术企业，2015（29）.

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2095-2066（2016）36-0033-02

2016-12-3