仿真技術在山區(qū)35kV線路防雷中的應用

摘要：寧陜縣位于陜西省東南部安康轄區(qū)，地處大巴山山系，山地占96.41%，多數(shù)區(qū)域山高坡陡、溝深地薄，巖體強烈風化破碎，易滑地層分布廣泛，接地電阻變化較大。寧陜縣雷暴日最高為36天/年，年平均地面落雷密度為0.010（次/平方千米），平均落雷次數(shù)為21.25，避雷器動作次數(shù)居安康地區(qū)榜首。

關鍵詞：避雷器 電流波形 閃絡 耐雷水平

由于寧陜山區(qū)地段地形起伏較大，氣流活動特殊，會導致落地雷密度較平原地區(qū)為高，雷暴日36.0（d/年）。寧陜縣位于安康市最北部的南秦嶺造山帶的中段，境內(nèi)山嶺縱橫、溝壑交錯。巨大的地形高差、陡峻的山坡和“U”型、“V”型狹長溝谷所形成的陡峻臨空面，氣流變化隨高、低差流動，氣象條件復雜，多雨，多霧，多雷。

1 桿塔、線路參數(shù)

收集的寧陜縣近年35kV中性點不接地架空線路運行中雷電活動調(diào)研報告、部分接地電阻測量數(shù)據(jù)、地質(zhì)勘測和氣象記錄資料，確定35kV龍筒線易遭雷擊線路段的桿塔形狀、布線結(jié)構(gòu)、接地電阻等參數(shù)，如表1所示，桿塔全部采用單回架設。

2 避雷器參數(shù)

依據(jù)GB11032-2010“交流無間隙金屬氧化物避雷器”推薦的避雷器性能參數(shù)和目前避雷器的生產(chǎn)技術水平，確定了預加裝的35kV線路避雷器V-A特性參數(shù)如表2所示。

3 雷電參數(shù)

計算中所用最大雷電流按寧陜地區(qū)年平均雷暴日36個，每平方公里地面100年一遇的幅值計算I=-224.95kA，波形2.6/50u，雷電通道波阻抗依據(jù)GB/T50064-201X“交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規(guī)范”給出的阻抗曲線如圖1所示，取300Ω；按照相應線路走廊的迎雷面積計算。

4.2 不同雷擊方式下線路絕緣子的最大預期過電壓計算

4.2.1 線路雷電感應過電壓 依據(jù)計算獲得的各種雷擊方式下的耐雷水平和線路架設方式、絕緣子的絕緣布置方式，應用靜電場和波過程理論，按照線路所處地域、氣象條件和相應的地閃密度，考慮10年一遇的最大雷電流，分別計算線路附近地面落雷和雷擊塔頂時線路上可能出現(xiàn)的最大感應電壓。

4.2.2 雷直擊線路絕緣子的預期閃絡情況 ①計算條件。由于35kV架空線路未全線架設避雷地線，雷電流幅值按安康氣象局提供的近幾年的雷電參數(shù)臺帳，年平均雷暴日取為36，偏嚴考慮按100年一遇的雷電流幅值計算I=-224.95kA，波形取為標準雷電流波2.6/50us；桿塔接地電阻取所提供的桿塔最大接地電阻值。②仿真計算。雷擊桿塔某相導線時，被擊相絕緣子通道電流遠高于其他兩相絕緣子通道電流，且略大于被擊桿塔塔身電流；接地電阻越大被擊相分流比例越大，被擊相相鄰兩側(cè)絕緣子通道電流也略高于其他兩相。

5 線路雷擊閃絡防護措施研究

5.1 局部敷設地線 架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。在其有效保護范圍之內(nèi)，避雷線能很有效地防止雷直擊導線。

5.2 減小接地電阻 計算表明桿塔接地電阻對線路雷電感應耐雷水平和雷電直擊導線耐雷水平基本無影響，而對雷擊桿塔反擊過電壓影響很大，隨著接地電阻的減小，耐雷水。平呈非線性遞增，接地電阻減小95.71%，耐雷水平提高82.01%。

5.3 減小桿塔呼高 桿塔的結(jié)構(gòu)、布線方式不同對線路參數(shù)、雷電模型影響很大，因此當導線高度變化時，輸電線路導線、桿塔和大地間的幾何位置變化，會導致雷電泄放通道阻抗增大、對地電容減小和包絡的磁通減小，計算表明桿塔呼高對線路雷電反擊、直擊耐雷水平均有影響，進而影響線路雷擊跳閘率。

5.4 加裝避雷器 龍筒線地處秦嶺山區(qū)，雷電活動強烈且某些地段土壤電阻率很高，在這些線路上加裝帶脫離器的無間隙避雷器或帶串聯(lián)間隙的復合外套避雷器，對提高線路的耐雷水平和減少雷擊跳閘事故十分有效。防護效果與避雷器參數(shù)、安裝位置有關。

6 結(jié)論

①雷擊地面和無避雷線桿塔塔頂時，線路的雷電感應電壓耐雷水平基本相同。②當雷電流為224.95kA、線路無避雷器保護時，雷擊桿塔或直擊導線會引起雷擊點和相鄰兩側(cè)桿塔三相絕緣子閃絡。③架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。在其有效保護范圍之內(nèi)，避雷線能很有效地防止雷直擊導線。④桿塔接地電阻對線路雷電感應耐雷水平和雷電直擊導線耐雷水平基本無影響，而對雷擊桿塔反擊過電壓影響很大。⑤桿塔的結(jié)構(gòu)、布線方式不同對線路參數(shù)、雷電模型影響很大。⑥加裝避雷器前后對本基桿塔有明顯的保護作用。

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