10 kV架空線路中并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式

祝歡歡，楊鑫，仇煒，彭杰，易俊華，王延夫

(1. 長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410114；2. 珠海供電局有限公司，廣東 珠海519000；3. 惠州供電局有限公司，廣東 惠州516000)

0 引言

10 kV架空線路是我國(guó)主要的配電線路，電壓等級(jí)低、網(wǎng)絡(luò)密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其安全運(yùn)行直接關(guān)系到用戶的供電可靠性[1 - 4]。由于10 kV架空線路的防雷措施較少，在雷電活動(dòng)密集的特殊地形地貌下，其耐雷水平無(wú)法滿足要求，易發(fā)生雷擊跳閘。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，配電網(wǎng)的雷害事故約占整個(gè)電力系統(tǒng)雷害事故的70%～80%[5 - 7]。因而，在雷擊易發(fā)地區(qū)需要采取有效措施提高10 kV架空線路耐雷水平，以提高電網(wǎng)的供電可靠性。

目前，10 kV架空線路的典型設(shè)計(jì)中，桿塔不單獨(dú)鋪設(shè)接地裝置，不加裝避雷線，僅在配變臺(tái)區(qū)等配電設(shè)備處鋪設(shè)接地裝置、加裝高低壓側(cè)避雷器等加強(qiáng)防雷[8 - 9]。雷擊概率較高的地段一般采取增加絕緣子片數(shù)、更換絕緣子類型(針改棒)、加裝線路避雷器等措施提高線路耐雷水平[10 - 11]，以上方法存在增加線路造價(jià)、增加運(yùn)行維護(hù)工作量等問(wèn)題。

在絕緣子旁安裝并聯(lián)間隙可以提供新的雷電流疏通通道，保護(hù)線路絕緣子，降低沿線路傳播的過(guò)電壓水平，是經(jīng)濟(jì)有效的疏導(dǎo)式防雷保護(hù)措施[12 - 14]。目前對(duì)10 kV架空線路并聯(lián)間隙的研究主要有并聯(lián)間隙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法[15]、間隙距離確定[16 - 17]和安裝位置及密度選擇等[18 - 19]。然而，目前使用的并聯(lián)間隙安裝方式大都是采用同基桿塔上一回線路的三相同時(shí)加裝的方式(簡(jiǎn)稱“三相安裝方式”)。由于并聯(lián)間隙的放電電壓和放電距離都比絕緣子小，導(dǎo)致線路耐雷水平降低，嚴(yán)重制約了并聯(lián)間隙在10 kV架空線路中的推廣應(yīng)用。

針對(duì)并聯(lián)間隙三相安裝方式存在的問(wèn)題，文獻(xiàn)[20]提出了一種并聯(lián)間隙的單相安裝方式(簡(jiǎn)稱單相變線安裝方式)。該方式下，一相間隙放電，通過(guò)相間耦合可以降低另外2相線路的過(guò)電壓水平，從而降低同基桿塔發(fā)生相間短路的概率，提高線路耐雷水平。但后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，由于10 kV架空線路檔距較短，該安裝方式下容易引發(fā)相鄰桿塔的不同相間隙擊穿，造成不同基桿塔間的相間短路，仍然具有一定的跳閘概率。

為了解決加裝并聯(lián)間隙后非同基桿塔發(fā)生相間短路的問(wèn)題，本文提出了一種并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式，即同一基桿塔的一回線路僅在一相安裝并聯(lián)間隙，相鄰桿塔連續(xù)安裝在同一相上。當(dāng)不同基桿塔的間隙被擊穿時(shí)，由于是非同基桿塔的同相間隙對(duì)地放電，不會(huì)發(fā)生兩相短路，可在保護(hù)絕緣子前提下提高線路的耐雷水平。

本文利用ATP-EMTP電磁暫態(tài)仿真軟件，建立了10 kV架空線路仿真模型，計(jì)算在感應(yīng)雷、雷擊塔頂以及雷擊線路3種過(guò)電壓下，并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式對(duì)10 kV架空線路耐雷水平的影響，并和并聯(lián)間隙的單相變線安裝方式進(jìn)行了對(duì)比。為并聯(lián)間隙單相同線安裝方式的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和方法指導(dǎo)。

1 10 kV架空線路并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式

1.1 10 kV架空線路并聯(lián)間隙的安裝方式

在10 kV架空線路中，傳統(tǒng)的并聯(lián)間隙安裝方式是三相安裝，即同一基桿塔的一回線路A、B、C三相同時(shí)加裝并聯(lián)間隙，且間隙距離相同，如圖1所示。由于間隙的放電電壓和放電距離都要小于絕緣子，該方式會(huì)導(dǎo)致10 kV架空線路耐雷水平下降，建弧率提高，雷擊跳閘率上升。

圖1 并聯(lián)間隙的三相安裝方式

文獻(xiàn)[20]提出了一種并聯(lián)間隙的單相安裝方式(簡(jiǎn)稱為單相變線安裝方式)，即同一基桿塔的一回線路只安裝1相，相鄰的前后2基桿塔分別安裝另外2相；每3基桿塔安裝1組(3個(gè))并聯(lián)間隙，如圖2所示。

圖2 并聯(lián)間隙的單相變線安裝方式

對(duì)10 kV架空線路來(lái)說(shuō)，針對(duì)其相間短路才會(huì)引起斷路器跳閘的繼電保護(hù)機(jī)制，耐雷水平In應(yīng)定義為致使同一回線路兩相絕緣子不同時(shí)閃絡(luò)(當(dāng)施加間隙時(shí)，為間隙擊穿)時(shí)的雷電通道內(nèi)雷電流的最大幅值，單位為kA。在該安裝方式下，當(dāng)一相間隙放電時(shí)，通過(guò)相間耦合，可以降低同基桿塔另外2相導(dǎo)線的過(guò)電壓水平，從而降低另外兩相絕緣子發(fā)生閃絡(luò)的概率，提高了耐雷水平[20]。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，單相變線安裝方式對(duì)提高不同基桿塔發(fā)生相間短路時(shí)的耐雷水平作用不明顯。以感應(yīng)雷過(guò)電壓為例，由于三相過(guò)電壓幅值基本相等，而2基桿塔之間的距離又非常短(通常為80 m左右)，當(dāng)首基桿塔的一相絕緣子旁并聯(lián)間隙放電，其他2相過(guò)電壓水平因耦合作用還未明顯下降時(shí)，過(guò)電壓波即傳到了下一基桿塔，導(dǎo)致下基桿塔不同線的并聯(lián)間隙放電。

如果兩處放電的間隙均建弧成功，將形成非同基桿塔之間的相間短路。由于配電線路沒(méi)有避雷線，該短路電流將通過(guò)大地形成回路。該短路電流一般遠(yuǎn)小于同基桿同一回線路上發(fā)生的相間短路電流，但仍有一定的概率造成斷路器跳閘。不同基桿塔并聯(lián)間隙放電的電流回路如圖3所示。

圖3 單相變線安裝方式的非同基桿塔2相間隙同時(shí)放電

1.2 單相同線安裝方式的過(guò)電壓防護(hù)原理

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種在10 kV架空線路中并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式，即同一基桿塔的1回線路僅在1相安裝并聯(lián)間隙，相鄰桿塔連續(xù)安裝在同一相。如圖4所示。

圖4 并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式

1.2.1 10 kV架空線路遭受感應(yīng)雷過(guò)電壓

由于感應(yīng)雷過(guò)電壓在三相導(dǎo)線中同時(shí)存在，當(dāng)線路采取了并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式時(shí)，因?yàn)椴⒙?lián)間隙的放電電壓比絕緣子放電電壓低，先于絕緣子放電。并聯(lián)間隙放電后，其他2相過(guò)電壓因耦合作用會(huì)下降，從而降低了相間過(guò)電壓水平，提高線路的耐雷水平。由于并聯(lián)間隙安裝于同一相線路，保證了始終在該相線路泄能，可以避免非同基桿塔相間短路的情況發(fā)生。

1.2.2 雷擊線路桿塔橫擔(dān)

圖5 雷擊橫擔(dān)過(guò)電壓機(jī)理

當(dāng)A相間隙被擊穿后，雷過(guò)電壓波隨線路傳播，到達(dá)相鄰桿塔，使得相鄰桿塔的并聯(lián)間隙先放電，由于是非同基桿塔的同相并聯(lián)間隙對(duì)地放電，所以不會(huì)構(gòu)成非同基桿塔兩相短路，在這種情況下線路不會(huì)跳閘?？梢?jiàn)，并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式既可保護(hù)線路絕緣子，又可提高線路在雷擊橫擔(dān)時(shí)的耐雷水平。

1.2.3 雷擊線路過(guò)電壓

單相同線方式的并聯(lián)間隙一般安裝在10 kV架空線路最易遭受雷擊相(桿塔的最高位置相，如圖5典型塔型所示，裝在A相)。當(dāng)雷擊A相線路時(shí)，A相間隙先于A相絕緣子放電，導(dǎo)致桿塔橫擔(dān)電位提升至UP，當(dāng)UP大于B、C相絕緣子的閃絡(luò)電壓時(shí)，將導(dǎo)致線路發(fā)生相間短路。

由于并聯(lián)間隙的放電電壓略低于絕緣子的閃絡(luò)電壓，而雷電流的上升速率極快，并聯(lián)間隙對(duì)橫擔(dān)電位的影響較小，因此并聯(lián)間隙對(duì)提高線路耐雷水平的作用并不明顯。此時(shí)，并聯(lián)間隙的主要作用為保護(hù)線路絕緣子，提高絕緣子的使用壽命。通過(guò)線路的耦合作用，可保護(hù)B、C相絕緣子。單相同線安裝方式在雷擊A相線路時(shí)對(duì)耐雷水平影響不大，其主要作用為保護(hù)最易遭受雷擊的A相絕緣子。

1.3 并聯(lián)間隙放電電壓與間隙距離的關(guān)系

本文選用的10 kV線路并聯(lián)間隙與文獻(xiàn)[20]相同。前期研究中，得到了99.9%擊穿概率的間隙擊穿電壓UJX99.9%與間隙距離d的擬合函數(shù)[8]為：

UJX99.9%=1.01d0.8842

(1)

由式(1)可根據(jù)已知的UJX99.9%倒推得到間隙的距離d。本文所提并聯(lián)間隙單相同線安裝方式以10 kV架空線路典型設(shè)計(jì)中的桿塔形式為實(shí)例，桿塔示意圖如圖6所示。桿塔高15 m，半徑190 mm，架線為三角形。由于A相最易遭受直擊雷，并聯(lián)間隙安裝在A相上。

圖6 桿塔示意圖

2 仿真模型建立及效果驗(yàn)證

為了深入探索10 kV架空線路并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式對(duì)線路耐雷水平的影響，并與單相變線安裝方式的情況進(jìn)行對(duì)比，搭建了10 kV架空線路過(guò)電壓仿真模型，以配電線路不發(fā)生兩相短路(包含不同基桿塔的相間短路)為條件，計(jì)算其最大雷電流幅值，即耐雷水平。

2.1 仿真模型搭建

本文計(jì)算模型中，桿塔、絕緣子、線路及接地電阻、直擊雷等模塊參數(shù)的取值與文獻(xiàn)[20]在ATP-EMTP電磁暫態(tài)仿真軟件中搭建的10 kV架空線路過(guò)電壓仿真模型相同。

但考慮到文獻(xiàn)[20]中的感應(yīng)雷模塊在計(jì)算中過(guò)于復(fù)雜，為更準(zhǔn)確、便捷計(jì)算感應(yīng)雷過(guò)電壓時(shí)，在并聯(lián)間隙不同安裝方式下對(duì)10 kV架空線路耐雷水平的影響，本文選擇了圖7所示的產(chǎn)生感應(yīng)雷過(guò)電壓的新電源模型，該模型由雷電流Heidler模型、波阻抗通道以及RLC線路元件構(gòu)成。測(cè)量點(diǎn)即為感應(yīng)雷過(guò)電壓輸出點(diǎn)，此感應(yīng)雷模型為單點(diǎn)施加。

圖7 感應(yīng)雷過(guò)電壓模型圖

當(dāng)雷擊點(diǎn)距線路為65 m時(shí)，雷電流在線路上產(chǎn)生的過(guò)電壓理論值與模型測(cè)量值比較如表1所示，典型的感應(yīng)雷過(guò)電壓波形如圖8所示。

表1 雷電流在線路上產(chǎn)生的過(guò)電壓理論值與模型測(cè)量值

圖8 感應(yīng)雷過(guò)電壓波形

表1的數(shù)據(jù)表明，模型測(cè)量值和理論值基本一致，感應(yīng)雷模型的設(shè)計(jì)符合實(shí)際。

綜上，建立10 kV架空線路整體仿真模型如圖9所示。10 kV架空線路模型中共設(shè)計(jì)有13基桿塔，從電源到負(fù)荷處桿塔序號(hào)按順序從1排到13，檔距取80 m。

圖9 整體仿真計(jì)算模型

2.2 模型的可靠性驗(yàn)證

為驗(yàn)證仿真結(jié)果的可靠性，把本文仿真模型在感應(yīng)雷過(guò)電壓下不安裝并聯(lián)間隙時(shí)耐雷水平的計(jì)算結(jié)果與規(guī)程法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

仿真計(jì)算得知，10 kV架空線路的耐雷水平為23.8 kA。閃絡(luò)時(shí)流過(guò)絕緣子的電流情況如圖10所示。

圖10 兩個(gè)桿塔上的絕緣子閃絡(luò)電流波型

我國(guó)規(guī)程推薦導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓可采用式(2)計(jì)算。

(2)

式中：Ui為感應(yīng)電壓值，kV；I0為雷電流，kA；h為架空線路的平均高度，m；S為雷擊點(diǎn)與線路的距離，m。

設(shè)絕緣子的絕緣閃絡(luò)電壓為U50%，則架空配電線路感應(yīng)雷過(guò)電壓的理論耐雷水平為：

(3)

當(dāng)雷擊距離小于65 m時(shí)，由于線路的吸引，存在近距離落雷。設(shè)雷擊距離小于65 m時(shí)為直擊雷范圍，10 kV架空線路導(dǎo)線平均高度為15 m，P15絕緣子U50%放電電壓取139 kV，當(dāng)線路感應(yīng)雷幅值Ui大于絕緣子U50%放電電壓時(shí)絕緣閃絡(luò)?？芍?0 kV配電線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓理論耐雷水平約為24.09 kA。

由此可見(jiàn)，仿真計(jì)算得到的10 kV架空線路耐雷水平23.8 kA與規(guī)程法計(jì)算的耐雷水平結(jié)果僅偏差1.20%，證明本文模型計(jì)算是準(zhǔn)確可靠的。

3 并聯(lián)間隙單相安裝方式對(duì)10 kV架空線路耐雷水平的影響

在10 kV架空線路中，主要雷擊形式是感應(yīng)雷過(guò)電壓，但在特殊地段也會(huì)發(fā)生雷擊桿塔橫擔(dān)和雷電直擊線路2種情況。

當(dāng)10 kV架空線路不安裝并聯(lián)間隙時(shí)，針對(duì)10 kV架空線路在感應(yīng)雷過(guò)電壓、雷擊桿塔橫擔(dān)過(guò)電壓以及雷擊線路過(guò)電壓3種情況進(jìn)行仿真計(jì)算，得到線路耐雷水平分別為23.8 kA、8.5 kA以及8.5 kA。

由文獻(xiàn)[19]及文獻(xiàn)[21]可知，對(duì)10 kV架空線路用P15針式絕緣子，間隙放電電壓應(yīng)選擇在[47.04 kV,116.07 kV]范圍內(nèi)。

3.1 感應(yīng)雷過(guò)電壓下單相同線安裝方式對(duì)10 kV架空線路耐雷水平的影響

并聯(lián)間隙放電電壓初始值設(shè)置為111.2 kV，感應(yīng)雷過(guò)電壓模型加在5、6號(hào)桿塔之間，當(dāng)雷電流幅值增加至34.4 kA時(shí)，線路7號(hào)桿塔B、C相絕緣子發(fā)生閃絡(luò)，流過(guò)7號(hào)桿塔B、C相絕緣子的電流情況如圖11所示。即此時(shí)線路的耐雷水平為34.4 kA。

圖11 絕緣子閃絡(luò)電流

當(dāng)單相安裝并聯(lián)間隙的放電電壓由116.07 kV向47.04 kV變化時(shí)，仿真計(jì)算得到配電線路在感應(yīng)雷過(guò)電壓下的對(duì)應(yīng)耐雷水平，如圖12所示。

圖12 感應(yīng)雷過(guò)電壓下線路耐雷水平隨并聯(lián)間隙放電電壓變化曲線

由配電線路耐雷水平隨并聯(lián)間隙放電電壓變化規(guī)律曲線可知：1)在并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式下，10 kV架空線路在感應(yīng)雷過(guò)電壓下的耐雷水平得以顯著提高，相比不安裝并聯(lián)間隙時(shí)的23.8 kA，最高提高84.87%。2)隨著并聯(lián)間隙距離的逐漸減小，線路耐雷水平在并聯(lián)間隙放電電壓為76.45～111.20 kV區(qū)間時(shí)變化較為穩(wěn)定，在放電電壓為62.55 kV時(shí)線路耐雷水平最大。

3.2 雷擊桿塔橫擔(dān)過(guò)電壓下單相同線安裝方式對(duì)10 kV架空線路耐雷水平影響

按3.1節(jié)同樣的仿真計(jì)算方法，可得當(dāng)單相安裝并聯(lián)間隙的放電電壓由116.07 kV向47.04 kV變化時(shí)，配電線路在雷擊桿塔橫擔(dān)過(guò)電壓下的對(duì)應(yīng)耐雷水平如圖13所示。

圖13 雷擊桿塔橫擔(dān)過(guò)電壓下線路耐雷水平隨并聯(lián)間隙放電電壓變化曲線

由配電線路耐雷水平隨并聯(lián)間隙放電電壓變化規(guī)律曲線可知：1)當(dāng)采用并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式時(shí)，在雷擊桿塔橫擔(dān)過(guò)電壓下，隨著并聯(lián)間隙放電電壓變化，10 kV架空線路的耐雷水平均高于不安裝并聯(lián)間隙時(shí)的耐雷水平(8.5 kA)，最高可提高103.53%；2)在并聯(lián)間隙放電電壓為90.35 kV及以下時(shí)，10 kV架空線路耐雷水平變化較為穩(wěn)定。

3.3 雷擊線路過(guò)電壓下單相同線安裝方式對(duì)10 kV架空線路耐雷水平的影響

按3.1節(jié)同樣的仿真計(jì)算方法，可得當(dāng)單相安裝并聯(lián)間隙的放電電壓由116.07 kV向47.04 kV變化時(shí)，配電線路在雷擊線路過(guò)電壓下的對(duì)應(yīng)耐雷水平如圖14所示。

圖14 雷擊線路過(guò)電壓下線路耐雷水平隨并聯(lián)間隙放電電壓變化曲線

由配電線路耐雷水平隨并聯(lián)間隙放電電壓變化規(guī)律曲線可知：在并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式下，隨著并聯(lián)間隙距離變化，配電線路的耐雷水平(最高達(dá)到9.1 kA)相較于不安裝并聯(lián)間隙的8.5 kA僅提高7.06%，配電線路的耐雷水平保持穩(wěn)定。因此，該安裝方式的主要作用是在雷擊A相線路情況下保護(hù)A相絕緣子。

4 分析和討論

4.1 不同安裝方式下10 kV架空線路耐雷水平變化的機(jī)理分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證單相同線安裝方式對(duì)10 kV架空線路耐雷水平的提高效果，在仿真模型中分別計(jì)算了雷擊桿塔橫擔(dān)、雷擊線路以及感應(yīng)雷過(guò)電壓3種情況下，不安裝并聯(lián)間隙，單相同線方式安裝并聯(lián)間隙、單相變線方式安裝并聯(lián)間隙時(shí)10 kV架空線路的耐雷水平。得到并聯(lián)間隙的不同安裝方式時(shí)，線路耐雷水平隨并聯(lián)間隙放電電壓變化的數(shù)據(jù)曲線，分別如圖15—17所示。

圖16 雷擊桿塔橫擔(dān)時(shí)耐雷水平變化曲線

圖17 雷擊線路過(guò)電壓下耐雷水平變化曲線

由上述3種雷過(guò)電壓情況下，線路耐雷水平隨并聯(lián)間隙放電電壓變化曲線可知：

1)考慮到不同情況的相間短路，尤其是不同基桿塔發(fā)生相間短路也會(huì)引起跳閘的情況，文獻(xiàn)[20]中提出的單相變線安裝方式，雖然在雷擊桿塔橫擔(dān)下，耐雷水平高于不安裝并聯(lián)間隙時(shí)的情況，最高可提升12.94%。但在10 kV架空線路最常遇到的感應(yīng)雷過(guò)電壓下，耐雷水平反而下降了，下降幅度可達(dá)5.78%，究其原因?yàn)楦袘?yīng)雷過(guò)電壓在三相導(dǎo)線中同時(shí)存在，在相鄰桿塔的間隙被擊穿時(shí)，由于是不同相的間隙同時(shí)對(duì)地放電會(huì)使線路發(fā)生兩相短路，導(dǎo)致線路跳閘，耐雷水平降低。當(dāng)并聯(lián)間隙放電電壓小于97.3 kV時(shí)，在雷擊線路過(guò)電壓下耐雷水平也下降了，下降幅度可達(dá)11.76%。

2)單相同線安裝方式下線路的耐雷水平均高于單相變線安裝方式和不安裝并聯(lián)間隙時(shí)的情況。感應(yīng)雷過(guò)電壓和雷擊桿塔橫擔(dān)2種情況下，耐雷水平比單相變線安裝方式的情況分別提高了62.26%和78.35%，究其原因?yàn)椴⒙?lián)間隙的單相同線安裝方式在相鄰桿塔的并聯(lián)間隙對(duì)地放電時(shí)，由于是同相并聯(lián)間隙對(duì)地放電，不會(huì)發(fā)生兩相短路造成線路跳閘，所以線路耐雷水平在3種雷過(guò)電壓下均較并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式有提高；相比不安裝并聯(lián)間隙，單相同線安裝方式在感應(yīng)雷、雷擊桿塔橫擔(dān)以及雷擊線路3種過(guò)電壓下的耐雷水平最高值分別提高了84.87%、103.53%及7.06%。

仿真計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式在10 kV架空線路的防雷保護(hù)效果、過(guò)電壓防護(hù)原理的可靠性，以及其在非同基桿塔相間短路問(wèn)題上的優(yōu)越性。

4.2 并聯(lián)間隙單相同線安裝方式下間隙距離的選擇

在采用并聯(lián)間隙單相同線安裝方式時(shí)，從提高耐雷水平的角度考慮可以得到以下并聯(lián)間隙的安裝距離。

1) 感應(yīng)雷過(guò)電壓下，當(dāng)并聯(lián)間隙的放電電壓為62.55～48.65 kV時(shí)，感應(yīng)雷耐雷水平較高，較不安裝并聯(lián)間隙時(shí)線路耐雷水平提升最大，因此，當(dāng)10 kV架空線路中的桿塔位于感應(yīng)雷過(guò)電壓影響區(qū)域時(shí)，最佳間隙距離范圍為80.01～106.31 mm。

2) 雷擊桿塔橫擔(dān)過(guò)電壓下，當(dāng)并聯(lián)間隙的放電電壓為48.65～104.25 kV之間時(shí)，并聯(lián)間隙單相同線安裝方式的防雷效果較優(yōu)，最佳間隙距離范圍為189.45～80.01 mm。

3) 雷擊線路過(guò)電壓下，當(dāng)并聯(lián)間隙的放電電壓為48.65～111.2 kV時(shí)，10 kV架空線路耐雷水平提升較小，由式(1)計(jì)算得出間隙距離范圍為80.01～203.79 mm。

由上述3種情況綜合來(lái)看，并聯(lián)間隙的放電電壓值在48.65～62.55 kV時(shí)，并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式對(duì)10 kV架空線路的耐雷水平影響最優(yōu)，在感應(yīng)雷、雷擊桿塔橫擔(dān)2種過(guò)電壓下，耐雷水平相對(duì)于不安裝并聯(lián)間隙時(shí)，最高提高103.53%；最低提高84.03%；在雷擊線路過(guò)電壓下耐雷水平可提高7.06%，其主要作用是保護(hù)最易遭受雷直擊的A相絕緣子。由式(1)計(jì)算得出間隙最佳距離范圍為80.01～106.31 mm。

5 結(jié)論

本文根據(jù)10 kV架空導(dǎo)線的特性，在電磁暫態(tài)仿真軟件ATP-EMTP下合理設(shè)置了10 kV架空導(dǎo)線各個(gè)模塊的參數(shù)，構(gòu)建了10 kV架空導(dǎo)線的仿真計(jì)算模型，仿真模擬了在感應(yīng)雷過(guò)電壓、雷擊橫擔(dān)過(guò)電壓以及雷擊線路過(guò)電壓下并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式對(duì)10 kV架空導(dǎo)線路耐雷水平的影響，得到并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式在10 kV架空線路中防雷的優(yōu)越性。具體結(jié)論如下。

1)針對(duì)10 kV架空線路，提出了并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式，即同一基桿塔的一回線路僅在一相安裝并聯(lián)間隙，相鄰桿塔連續(xù)安裝在同一相上。當(dāng)并聯(lián)間隙被雷過(guò)電壓擊穿，相間耦合可以提高同基桿塔另外2相絕緣子的絕緣水平，從而提高線路的耐雷水平。

2)仿真計(jì)算結(jié)果顯示并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式可以顯著提高配電線路的耐雷水平，并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式使10 kV架空線路在感應(yīng)雷、雷擊桿塔橫擔(dān)2種過(guò)電壓下，耐雷水平相對(duì)于不安裝并聯(lián)間隙時(shí)分別提高了84.87%、103.53%；相對(duì)于單相變線安裝方式時(shí)分別提高了62.26%和78.35%。并聯(lián)間隙單相同線安裝方式的間隙最佳距離范圍為80.01～106.31 mm。

3)并聯(lián)間隙的單相同線安裝方式解決了非同基桿塔相間短路影響10 kV架空線路耐雷水平的問(wèn)題，比單相變線安裝方式具有更能提高線路耐雷水平的優(yōu)越性和穩(wěn)定性，更加適合在10 kV架空線路中推廣應(yīng)用。