10 kV配电线路的雷电感应过电压特性分析

郑学林

摘 要：随着我国电网建设进程不断加快的现阶段，10 kV配电线路已经成为电力系统建设中的重要组成部分，对于供电系统的正常运行和社会的稳定发展具有较大的影响作用。然而，由于10 kV配电线路的绝缘水平较差，极易出现因雷电感应过电压而引起的安全事故，对于电力设备造成了损坏，为此，文章首先对雷电感应过电压的产生机理进行了介绍，重点分析了10 kV配电线路雷电感应过电压的特性，最后提出了几点科学有效的解决对策。

关键词：10 kV配电线路；雷电感应过电压；特性

中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）02-0086-02

在我国电力系统不断发展、电网规模不断扩大的现阶段，10 kV配电线路已经成为配网建设中的重要组成部分，其运行状态的好坏直接关系到整个供电系统的正常运行和社会生活与生产。但是，由于10 kV配电线路一般都是裸露在外部空气当中的，极易受到雷击，从而导致供电设备的损坏，其出现故障的概率已经达到了90%以上，再加之配电线路防雷工作的研究还没有实现进一步的完善，使对配电线路雷电感应过电压的特性分析工作变得尤为重要，以实现最大程度降低雷击事故的发生。

1 雷电感应过电压概述

雷电感应过电压，实际上就是指电气设备的附近地面被雷击中后会进行放电，在此过程中由于空间内的电磁场出现了突然性的变化，在没有被雷直接击中的电气设备出现了感应的过电压。以负雷电为例，在雷云和先导通道的电场中存有线路，并在导线上形成束缚电荷，这时在先导通道中并不会形成明显的电流；当雷云在线路的附近地面进行放电的过程中，之前所聚集的负电荷会被快速的中和，使得先导通道的电场快速的下降，导线上的束缚电荷在得到释放之后会沿着导线的两侧运动，因此便形成了雷电感应过电压。感应雷过电压的数值计算通常情况下首先是根据主放电雷电流模型计算出不同距离位置处的电磁场分布，然后再根据线路和电磁场的耦合关系计算出在对应电磁场中的感应过电压。

2 10 kV配电线路雷电感应过电压的特性

2.1 线路最大感应过电压

线路的最大感应过电压主要受到雷电流波前时间、线路对地平均高度、大地电导率以及雷击点距离线路的最近距离等因素的直接影响，其中回波传播速率和杆塔接地电阻对其的影响相对较小，当回波传播速率不断增加的时候，距离雷击点最近位置处的电压就越接近峰值，且其所对应的du/dt也就越大，但是不同速率所对应的峰值变化并不明显，因此在对感应过电压进行计算时可以对这两项因素的影响效果进行忽略，波前时间越短，距离雷击点最近位置的电压就越接近峰值，且不同波前时间所对应的峰值之间的差异也十分明显。

2.2 大地電导率的影响

大地并不是理想的导体，其具有一定的电阻率，如图1所示，在不同大地条件下，线路的中点和末端两处的电压和波形形状基本相同，但是苏子和电导率的减小，线路末端电压的波形在起始阶段出现了一个负的峰值。因此，如果将大地作为理想的导体，线路的中点位置到末端处的电压幅值就会衰减，但其波形基本保持一致；如果将大地的有限电导率纳入到影响的范围当中，随着大地电导率的减小，电压幅值也会随之出现衰减，且其波形变化逐渐增大，有时也会出现电压极性改变的现象。2.3 概率和闪络特性

通常情况下，随着大地电导率的增加，雷击线路的最大感应过电压就会普遍减小，使得雷击次数的变化速率也会随之减小，感应过电压超过某一特定过电压值的雷击次数也会相对减少，线路出现雷击的概率和闪络率也会随之降低。随着大地电导率的增加，直击雷闪络率、雷电感应闪络率以及绝缘闪络的次数都呈现出了下降的趋势。另外，直击雷会使得发生线路闪络的概率增大，是因为直接雷闪络率受到大地电导率的影响较小，特别是在附近没有树木或建筑等开阔区域的线路更易出现雷击闪络。

3 10 kV配电线路雷电感应过电压的防护

针对以上所介绍的线路出现雷电感应过电压的形成机理和特性分析，为了实现10 kV配电线路的稳定、可靠运行，保证供电工作的顺利开展，可以从以下几方面加强对线路雷电感应过电压的防护。

3.1 提高配电线路的绝缘水平

10 kV配电线路产生雷电感应过电压最直接的原因就是配电网络的绝缘水平较低，特别是同塔多回路的技术使得各线路之间没有充足的电气距离，当同一回线路发生雷击之后，线路的绝缘子会对地击穿，有力的电弧会对其他的电路产生影响，因此要提高配电线路的绝缘水平，可以使用绝缘导线来代替裸导线、增加绝缘子片的数量、在导线和绝缘子间设置绝缘皮或者是对绝缘子型号进行更换等，以降低线路闪络的发生率。

3.2 降低配电线路的雷击建弧率

降低配电线路的雷击建弧率，一方面可以在配电网的运行中采用中性点接地的方式，使得单相接地电流实现自动补偿，从而使得接地电弧熄灭，而且自动补偿消弧装置能够实现对配电线路的电容进行实时监测，提高了供电的可靠性；另一方面，可以采用利用消弧线圈来实现过电压的治理，将自动跟踪装置安装在电容电流大于10 A的配电网中，能够将残留值始终控制在10 A以下，从而控制弧光接地过电压。

3.3 利用避雷器对线路进行保护

避雷器能够对配电线路的雷过电压进行较好的防护，因此可以将避雷器安装在雷击事故多发段的杆塔上，也可将避雷器安装在配电变压器、刀闸等重要的配电设备位置处，另外还可将避雷器设置在架空绝缘线路和电缆线路的转换位置处。

4 结 语

综上所述，在社会经济水平不断提高的现阶段，人们在日常生活和生产中对于电力资源的需求量也随之增多，对供电质量也提出了越来越高的要求，10 kV配电线路作为电力系统建设中的重要组成部分，具有覆盖面积大、线路长等特点，为了减少暴露在野外的线路受到雷击而发生故障的几率，必须要对其感应雷过电压的波形特性和闪络特性等进行深入的分析，并在此基础上通过提高线路绝缘水平、降低接地电阻、加强避雷器等措施对其进行有效的防护，以保证供电的稳定性和可靠性。

参考文献：

[1] 邓宇辉.10 kV架空配电线路感应雷过电压防护探究[J].机电信息，2014，（36）.

[2] 王建欣，沙忠旗.配电线路的雷电感应过电压特性分析[J].黑龙江科技 信息，2014，（33）.

[3] 甄雄辉.10 kV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）.

[4] 陈思明，尹慧，唐军，等.10 kV架空配电线路感应雷过电压暂态特 性分析[J].电瓷避雷器，2014，（2）.

[5] 唐军，孔华东，陈焕栋，等.10 kV架空配电线路避雷器感应雷保护特性 分析[J].高压电器，2013，（4）.