架空配電線路耦合導線安裝位置抵御感應雷過壓效果分析

摘 要：架空配電線路大多數都是裸露的架設在空中，這樣的線路很容易遭受雷擊，產生雷擊過電壓從而使得供電中斷，給用戶的生產生活帶來不便。由于直擊雷對架空配電線路的影響遠遠大于感應雷造成的影響，之前的防雷研究主要集中到了直擊雷上，對感應雷的防御性研究很少。據可靠性研究表明，10kV架空配電線路中頻繁出現的因雷擊引起的閃絡和故障的根本原因是感應雷，而不是直擊雷。本文將對架空配電線路耦合導線安裝位置抵御感應雷過壓效果進行分析。

關鍵詞：架空；耦合導線；安裝位置；感應雷

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 18-0000-01

架空絕緣線路上產生雷電過電壓有兩種，一種是雷直擊線路引起的直擊雷過電壓，另一種是雷擊線路附近由于電磁感應所引起的感應雷電過電壓。10kV配電線路的雷擊中約20%是直擊雷，而其中50%以上直擊雷的電流超過20kA，約80%是感應雷，其中95%以上感應雷的放電電流小于1000A。配電線路絕緣水平低，即便裝設避雷線也會反擊，防止直擊雷的作用不大。配電線路主要是防止感應雷電過電壓。經過越來越多的故障分析和實踐研究，我們發現感應雷對架空配電線路的影響是非常大的，非常有必要重視的。今天本文將以如何降低架空配電線路感應雷過電壓為出發點，通過對10kV架空配電線路中導線三角形排列和垂直排列情況下耦合導線的安裝位置進行分析.對架空配電線路耦合導線安裝位置抵御感應雷過電壓的效果做出分析，發現耦合導線安裝在架空配電線路相導線之間能夠更有效的抵御架空配電線路上的感應雷過電壓。

一、架空配電線路抵御感應雷過電壓的研究

現階段架空配電線路抵御感應雷過電壓主要通過兩個方面來實現：（1）通過限制感應雷過電壓的方式來抵御；（2）通過降低感應雷過電壓的方式來抵御。

目前國內外現階段研究較多的是如何來限制感應雷過電壓，現階段限制感應雷過電壓的主要措施有安裝避雷器等避雷裝置，強化線路的絕緣度，安裝使用自動重合閘裝置等。

目前研究最多的是10kV架空絕緣導線的防雷問題，主要提出了以下四個解決方案：（1）提高整個線路的絕緣程度；（2）合理的安裝避雷裝置；（3）將閃絡路徑延長；（4）局部將導線剝離。

國內外對降低感應雷過電壓的方式研究及少，有文獻曾提出在架空配電線路中間安裝感應雷耦合導線可以有效抵御感應雷過電壓，并且在實踐應用中也取得了良好的防雷效果。但是并沒有明確研究過耦合導線安裝在什么位置才能最有效的抵御感應雷過電壓。

二、分析10kV架空配電線路中耦合導線的安裝位置

現階段的耦合導線的安裝位置主要是導線的離地高度和導線與塔桿的水平距離，本文將以耦合導線的安裝位置為依據將耦合導線分成三類：（1）安裝在架空配電線路相導線上方的叫做避雷線；（2）安裝在架空配電線路相導線之間的叫做感應雷屏蔽線；（3）安裝在架空配電線路相導線下方的叫做耦合地線。

下面本文將詳細的分析10kV架空配電線路中導線垂直排布和三角形排布兩種情況下耦合導線的安裝位置對抵御感應雷過電壓的效果：

（一）分析導線三角形排布

處于對經濟的考慮，我們在單回線路中一般只裝設一根耦合導線。在大地為理想導體的情況時，電波在平行多導線系統中的傳播只有一個速度，耦合導線同各相導線之間的距離越小，各相導線上的感應雷過電壓就降低的越多。因此在架空配電線路中安裝耦合導線時可以更有效的抵御感應雷過電壓。在大地為非理想導體的情況時，電波在平行多導線系統中的傳播有不同的速度。但是通過計算可以知道當耦合導線與各相導線之間的距離越小時，各相導線上的感應雷過壓同樣也降低很多。因此當大地為非理想導體時，在架空配電線路中安裝耦合導線同樣能更有效的抵御感應雷過壓現象。應雷屏蔽線用于10kV架空絕緣導線，防雷擊斷線，其特征是在架空絕緣導線附近敷設防止雷擊斷線的感應雷屏蔽線，感應雷屏蔽線與絕緣導線的距離必須大于0.20米。實際安裝時，感應雷屏蔽線要考慮與三根絕緣導線的距離和最小。為充分利用感應雷屏蔽線的耦合和分流作用，感應雷屏蔽線建議敷設于三根導線重心的偏上位置。同時要考慮感應雷屏蔽線安裝位置的可能性和簡便性。

（二）分析導線垂直排布

配電線路感應雷過電壓特性及架空地線屏蔽作用的分析結果表明，線路垂直排列時，感應雷在負載端引起的差模干擾較大，大地電導率越小架空地線的屏蔽作用越好。對于垂直排布的導線，架空配電線路的耦合導線應安裝到靠近導線的一側。同樣我們按照大地為理想導體和非理想導體兩種方案去分析，利用MATLAB可以計算出兩種方案下，感應雷屏蔽線的最佳安裝位置。在大地為理想導體的情況時，電波在平行多導線系統中的傳播只有一個速度，耦合導線同各相導線之間的距離越小，各相導線上的感應雷過電壓就降低的越多。因此在架空配電線路中安裝耦合導線時可以更有效的抵御感應雷過電壓。在大地為非理想導體的情況時，電波在平行多導線系統中的傳播有不同的速度。但是通過計算可以知道當耦合導線與各相導線之間的距離越小時，各相導線上的感應雷過壓同樣也降低很多。

三、結束語

本文通過對架空配電線路耦合導線安裝位置對感應雷過電壓的抵御效果的分析，我們發現當架空配電線路中安裝一根接地的耦合導線時可以對架空配電線路感應雷過電壓進行抵御，當耦合導線安裝到各相之間時，對架空配電線路感應雷過電壓的抵御效果最強，效果最好。這樣可以盡可能的避免感應雷過電壓對架空配電線路的影響，避免供電因雷電頻繁中斷。最合理的去安裝架空配電線路耦合導線，可以使得架空配電線路對感應雷過電壓的抵御效果達到最強，保障正常供電，對我國供電質量又是一大提高。

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