10kV配電線路的雷電感應(yīng)過電壓特性

劉漢輝（廣東電網(wǎng)公司河源東源供電局，廣東東源517000）

10kV配電線路的雷電感應(yīng)過電壓特性

劉漢輝（廣東電網(wǎng)公司河源東源供電局，廣東東源517000）

10kV配電線路是現(xiàn)階段我國配電網(wǎng)的重要組成部分，應(yīng)用十分廣泛。它的運(yùn)行狀態(tài)直接影響著供電系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定，一般情況下，10kV配電線路都裸露在外部空氣之中，在夏季雷雨天氣很容易遭受雷擊導(dǎo)致線路燒毀、設(shè)備損壞。研究10kV配電線路的雷電感應(yīng)過電壓特性，對于降低雷擊事故、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要的意義。

10kV配電線路；雷擊感應(yīng)過電壓；防護(hù)措施

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對于社會的穩(wěn)定、區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有重要的促進(jìn)作用，10kV配電線路是電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分，會直接影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。雷擊事故是10kV配電線路最常見的故障形式之一，為了保證電力系統(tǒng)的安全，必須要加強(qiáng)雷擊防護(hù)，本文主要就10kV配電線路雷電感應(yīng)過電壓特性進(jìn)行簡單的分析總結(jié)，并就如何防護(hù)電網(wǎng)進(jìn)行探討。

1 雷電感應(yīng)過電壓特性

雷電感應(yīng)過電壓指的是電氣設(shè)備附近的地面被雷電擊中之后，導(dǎo)致空間內(nèi)的電磁場突然發(fā)生變化，使得未被雷擊的電氣設(shè)備出現(xiàn)感應(yīng)過電壓的現(xiàn)象。假如雷云中帶有大量的負(fù)電荷，先導(dǎo)通道與雷云的電場之中存在線路，導(dǎo)線上形成束縛電荷，此時，先導(dǎo)通道并沒有明顯的電流，但當(dāng)雷云在10kV配電線路附近地面放電的時候，雷云中聚集的負(fù)電荷會被大地迅速的中和，此時先導(dǎo)通道中的電場會迅速的下降，束縛電荷釋放之后會沿著導(dǎo)線運(yùn)動，從而形成雷電感應(yīng)過電壓。一般情況下，通過主放電雷電流模型能夠?qū)⒉煌嚯x位置處的電磁場分布計算出來，然后根據(jù)電磁場及線路的耦合關(guān)系能夠?qū)?yīng)磁場的感應(yīng)過電壓計算出來。

1.1 最大感應(yīng)過電壓

出現(xiàn)雷擊事故后，10kV電力線路中的最大感應(yīng)過電壓的大小會受到雷電流波前時間、雷擊點(diǎn)與電力線路的最近的距離、大地的導(dǎo)電率、電力線路對地面的平均高度等等因素的直接影響，除此之外，桿塔的接地電阻及回波的傳播速率也在對其產(chǎn)生一定的影響，只是與上述幾個因素相比影響較小。實驗研究表明，回波速率持續(xù)增加的過程中，與雷擊點(diǎn)距離越近的電力線路的感應(yīng)過電壓值越接近峰值，對應(yīng)電壓變化率越大，但雷擊點(diǎn)與電力線路之間的距離相同，回波速率變化時，電壓的峰值并沒有太大的變化，因此，計算電力線路雷擊感應(yīng)過電壓時可以忽略回波傳播速率的影響。此外，波前時間越短，與雷擊點(diǎn)之間的距離越近，電力線路的感應(yīng)過電壓越接近峰值，波前時間不同的前提條件下，過電壓峰值的差異十分明顯。

1.2 概率和閃絡(luò)特性

一般情況下，當(dāng)大地的導(dǎo)電率增加的時候，雷擊線路的最大感應(yīng)過電壓會明顯減小，導(dǎo)致雷擊次數(shù)變化速率減小，除此之外，雷擊線路的感應(yīng)過電壓數(shù)值大于某一個特定的過電壓值的時候，電力線路遭遇雷擊的次數(shù)也會減小，也就是說線路的雷擊概率及閃絡(luò)率明顯降低。大地的導(dǎo)電率降低的時候，電力線路絕緣閃絡(luò)的次數(shù)、雷電感應(yīng)的閃絡(luò)率以及直擊雷閃絡(luò)率會在一定程度上呈現(xiàn)出上升的趨勢，相對而言，直擊雷閃絡(luò)率手大地導(dǎo)電率影響比較小，發(fā)生直擊雷之后，電力線路出現(xiàn)雷擊閃絡(luò)的幾率會增加，尤其是在沒有建筑物或者樹木的開闊區(qū)域的線路，發(fā)生雷擊閃絡(luò)的的幾率較大。

1.3 大地電導(dǎo)率的影響

大地屬于導(dǎo)體，但電阻率較大，導(dǎo)電效果較差。實驗研究顯示，大地條件不同時，檢測同一條電力線路中點(diǎn)及末端的電壓值及其波形可以發(fā)現(xiàn)，二者沒有太大的差別，如圖1所示。隨著電阻率的減小，起始階段，線路末端電壓波形出現(xiàn)了一個負(fù)峰值。如果將大地看作是一個理想的導(dǎo)體，線路中點(diǎn)位置到末端位置的電壓幅值應(yīng)該是不斷衰減的，但從實驗結(jié)果可以明顯看出，從中點(diǎn)位置到末端位置電壓的波形并沒有太大的波動，基本保持一致，由此可見，大地并不是理想的導(dǎo)體。研究雷擊線路感應(yīng)過電壓影響因素時將大地導(dǎo)電率納入其中，經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大地的電導(dǎo)率增加時，電壓的幅值會出現(xiàn)一定程度的增加，電壓波形的變化幅度會逐漸的減小，反之，大地電導(dǎo)率減小時，線路感應(yīng)電壓幅值也會隨之減小，波形變化幅度增加，甚至可能會出現(xiàn)電壓的極性改變的情況。

圖1 全線路安裝絕緣子時線路中心和末端電壓的變化

2 10kV配電線路雷電感應(yīng)過電壓的防護(hù)

為了保證10kV配電線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，必須加強(qiáng)雷擊電路的感應(yīng)過電壓防護(hù)，下文就這一問題提出幾點(diǎn)簡單的建議，僅為電力企業(yè)有關(guān)人員的線路防護(hù)工作提供參考。

2.1 提高配電線路的絕緣水平

10kV配電線路產(chǎn)生雷電感應(yīng)過電壓的一個重要的原因就是電網(wǎng)的絕緣水平比較低，加上現(xiàn)階段基本上大部分的10kV配電線路在架設(shè)過程都采用同塔多回路的技術(shù)，這種情況下，線路與線路之間的電氣距離非常的小，一旦某一回路的電力線路遭遇雷擊，線路的絕緣子對地?fù)舸?，產(chǎn)生的電弧就會影響該回路附近的其他電路，導(dǎo)致大面積的電力故障，因此，必須要提高配電線路的絕緣水平。一般情況下，增加絕緣子片的數(shù)量、使用絕緣導(dǎo)線代替裸導(dǎo)線、更換絕緣子型號、在絕緣子與導(dǎo)線之間設(shè)置絕緣皮等等都是提高10kV配電線路絕緣水平、降低線路雷擊閃絡(luò)發(fā)生幾率的有效措施。

2.2 安裝避雷器

在架空配電線路中安裝避雷器能夠有效的防止線路被雷擊。一般情況下，避雷器主要安裝在刀閘、配電變壓器等配電設(shè)備或者電纜及架空絕緣線路轉(zhuǎn)換處。在雷擊過電壓的影響之下，線路中產(chǎn)生雷擊電流，一旦該電流超過一定數(shù)值之后，電路的避雷器就會發(fā)生作用，進(jìn)行分流，將感應(yīng)電流導(dǎo)入到大地之中，使得絕緣子兩端的電壓始終在安全值以下，防止線路被損壞。為了防止避雷器被損壞，電力企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人在雷電季節(jié)到來之前，要加強(qiáng)避雷器相關(guān)裝置的檢查，同時在配電線路中安裝諧波監(jiān)測裝置，及時消除諧波，保護(hù)避雷器的安全。

2.3 降低配電線路的雷擊建弧率

降低配電線路的雷擊建弧率是保護(hù)10kV線路的有效措施。這就需要電力企業(yè)在電網(wǎng)建設(shè)安裝的過程中選擇中性點(diǎn)接地的方式，確保單相接地電流能夠?qū)崿F(xiàn)自動補(bǔ)償，使接地電弧可以自動熄滅。同時在線路中安裝消弧線圈，在電容電流超過10A的電網(wǎng)中安裝自動跟蹤裝置，確保電流殘留值始終小于10A，從而實現(xiàn)控制配電線路弧光接地過電壓的目的。

3 結(jié)束語

電力能源對于社會穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要的意義，隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，百姓的生活水平明顯提高，在日常的工業(yè)生產(chǎn)生活過程中，廣大民眾對電力能源的需求量在不斷增加，對于電力企業(yè)供電質(zhì)量的要求也在不斷提高。10kV配電線路是電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分，但是在具體的運(yùn)行過程中，受線路本身的一些因素的限制，10kV配電線路非常容易遭遇雷擊，影響線路的穩(wěn)定性。本文主要就感應(yīng)雷擊過電壓產(chǎn)生的機(jī)理及10kV配電線路雷電感應(yīng)過電壓特性進(jìn)行了簡單的分析，從三個方面就如何加強(qiáng)電力線路雷擊過電壓防護(hù)進(jìn)行討論，希望能夠為有關(guān)單位的相關(guān)工作提供參考。

[1]侯牧武，曾 嶸，何金良.感應(yīng)過電壓對輸電線路耐雷水平的影響[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014（12）.

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2095-2066（2016）36-0033-02

2016-12-3