降低配电线路雷击相间闪络概率对策研究

李厚才

摘 要：近年来，随着社会的发展，我国的电力行业的发展也有了很大的进步。配电线路承担着电网向用户分配电能的任务，直接面向广大人民群众。架空配电线路分布交错纵横，绝缘水平不高，绝缘薄弱环节较多，线路遭受雷电直击或雷电感应时产生极高过电压，容易导致线路元件损坏、绝缘闪络、相间短路等故障，极大的影响了供电可靠性与电网安全。雷电对配电线路的危害主要通过雷电直击和雷电感应两种途径。线路相间闪络一般由线路遭受雷电直击引发，线路附近地面遭受雷击时，三相导线同时感应产生过电压，各相之间电位差较小，一般情况下不会发生相间闪络，只能引起对地闪络。安装避雷线后，避雷器两端电压波形呈现较为明显振荡和衰减;避雷线数量的增加降低了避雷器两端电压幅值，导致避雷器吸收能量减少，遭受雷电直击时线路避雷器吸收能量远大于雷电感应情况。增加避雷器方波通流容量或避雷器安装数量能够降低避雷器损坏概率。避雷线数量的增加能够降低避雷器损坏概率，多条避雷线的推荐设置方式为从上向下将相线夹在中间。避雷器损坏概率随着线路接地电阻的增加而增大，因此需要尽可能降低线路接地电阻。在线路接地电阻难以降低情况下，可以通过缩短避雷线接地间隔来减小避雷器雷击损坏概率。

关键词：降低;配电线路;雷击相间闪络概率;对策研究

0引言

针对配电网线路缺少较精确的雷击跳闸率计算方法以及考虑实际地形和雷电活动的差异化防雷方法的问题开展理论分析、仿真计算和方案研究。首先，采用实际线路参数和雷电定位系统实测的落雷数据，基于电气几何模型分析线路引雷范围，提出了精确的雷击跳闸率计算方法。然后，基于配电线路差异化参数及地区实际落雷数据，开展了差异化防雷方法分析，提出了针对配电网线路的普适性的差异化防雷分析方法和防护措施。结果表明：综合考虑线路参数和落雷差异性后的雷击跳闸率计算方法可准确反应线路实际情况;在防雷效果一致的情况下，采用差异化防雷方法可降低约30%的经济投入。

1重要性

配电线路承担着区域电网电能传输的任务，其耐雷水平较低，是电力系统中面临雷害威胁最为严重的部分。统计数据显示，某郊区10kV配电线路雷击跳闸事故占总跳闸事故的58%，严重影响了电网的安全稳定运行。为了提高线路耐雷水平，减少因雷害引发的故障，加装耦合地线、降低杆塔接地电阻、加强绝缘等措施较为常用。在雷电活动频繁地区或高土壤电阻率区域，安装避雷线或避雷器也是行之有效的方法。实践经验表明，这两种防雷措施能够大大改善线路防雷性能。避雷器长期工作于外部恶劣环境当中，承受工频电压、冲击电压、内部受潮、外部污秽等因素作用，极易产生性能劣化或故障。当避雷器承受雷电过电压作用时，氧化锌阀片短时间内承受大量热量，来不及向周围传递，过热点与周围温度梯度在阀片内部产生较大的热应力，导致阀片破裂或损伤积累，最终导致避雷器损坏。目前，针对线路采用避雷器防护研究较多，集中于线路防雷效果的提升、避雷器布置方式，缺乏对于线路避雷器遭受雷击后能量吸收、损坏概率等方面的详尽分析。现有的避雷器寿命预测计算方法过于简化，未考虑杆塔实际结构特征、接地体冲击特性。因此，需要估算配电线路避雷器雷击损坏概率，提出合理对策延长避雷器运行寿命，降低线路雷电防护成本。

2配电线路差异化防雷方法

上述分析了针对特定线路的差异化防雷方法，而对于不同配电线路虽然制定方法相同，但由于差异化参数不同会造成防雷方案的不同，因此需要综合分析可能出现的各种差异化参数，对配电线路差异化防雷给出普适性建议。配电线路主要采用柱式绝缘子、瓷横担绝缘子、针型绝缘子、悬式绝缘子等，其中柱式和瓷横担绝缘子常用于直线塔，悬式绝缘子常用于耐张塔，配电线路的差异性主要体现在线路参数、地理环境、雷电活动及历史故障的差异性，其中杆塔高度、绝缘子类型、接地电阻主要影響线路耐雷水平，杆塔所处地形地貌会影响击杆率的取值，两者与落雷密度一起影响线路的雷击跳闸率。避雷线数量的增加降低了避雷器损坏概率，因为其设置增加了雷电流通过路径，减少了经避雷器流入线路的电流。根据电气几何模型，双避雷线处于杆塔最高处，能够为线路提供完整的雷电直击屏蔽保护，但双避雷线降低避雷器损坏概率效果要略差于单避雷线和线路下方加装耦合地线，这是由于双避雷线相互接近而导致效果降低。以从上向下将相线夹在中间设置避雷线的方式效果最佳，这是由于耦合地线既具备分流作用，又加强了避雷线对导线的耦合，因此建议在高雷害区域敷设双避雷线和耦合地线。无论避雷线数量和安装方式如何，避雷器损坏概率均随着地电阻阻值增加而增大。200Ω接地电阻情况下，损坏概率均超过了20%，因此需要尽可能降低线路接地电阻。上述研究仅考虑了避雷线两端接地情况，但避雷线通常采用多点接地方式。

3结语

导线垂直布置方式下，雷击导线三相电位差越大，相间闪络概率也越高。雷击线路相间闪络概率随着杆塔接地电阻的增大而显著增加，增大线路绝缘子串闪络电压对于改善线路相间闪络效果不明显，采用绝缘导线时相间闪络概率远低于裸导线，安装线路避雷器能够降低相间闪络概率，但防护效果受接地电阻阻值影响，避雷器安装数量越多，设置间隔越密，相间闪络概率越低，雷电流波头时间均值越短，导线相间闪络概率越高。

参考文献：

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（凯里岑巩供电局  557801）