避雷器改善35kV配電線路耐雷水平的效果探討

摘要：本文針對安裝有金屬氧化物避雷器的35kV配電線路，對其采用電磁暫態計算程序開展分析與計算，探討其最終的耐雷水平。對比了雷擊有避雷線的線路與無避雷線的線路的各避雷器安裝方案，剖析其耐雷水平；研究了繞擊導線位置對耐雷水平所產生的影響，同時還剖析了桿塔沖擊接地電阻在此方面的實際。經仿真，得知在線路上通過安裝相應避雷器，不僅能夠實現桿塔接地電阻的減少，而且還可促進35kV配電線路耐雷水平的提升。

關鍵詞：避雷器；35kV配電線路；耐雷水平

輸配電線路位置較為空曠，因雷擊線路所致跳閘狀況在整個電網總事故中占據較大比重。此外，當雷擊線路時，雷擊波便會經線路進至變電站，從而對變電站造成嚴重威脅。至此，需強化對線路的防雷保護工作。本文針對35kV線路，在線路上金屬氧化物避雷器，然后選用電磁暫態程序，計算分析此裝置在雷擊線路、雷擊桿塔時所產生的實際避雷效果。

一、分析條件

35kV配電線路桿塔，有可以橙汁為無拉線鋼筋混凝土單桿，其結構見圖1所示，桿塔電感平均值0.83u H/m，波阻抗250。當桿塔遭受雷擊時，此時的雷電便會通過系統的接地裝置，以一種流散方式，傳送至大地。在雷電流相應作用下，對于此時的接地裝置而言，其接地電阻在存在形式上，將會轉變為暫態電阻特性，而對于其表征來講，則會呈現為沖擊接地電阻。針對沖擊接地電阻來講，其相比于工頻接地電阻，二者之間存在著本質性差異，其為雷電流的函數、接地裝置埋深與形狀及土壤電特性。在開展計算時，桿塔處相應沖擊接地電阻值通常保持為10，而所在區域與環境不同，數值會存在差異，比如在山區，尤其是多為巖石地貌的地區，其在桿塔沖擊接地電阻則會相對較高。為了能夠更好的、更加系統準確的對桿塔沖擊接地電阻的影響開展研究，在具體計算過程中，把接地電阻控制在5～100。圖2為雷擊桿塔時計算波過程圖。在安裝懸式絕緣子及金屬氧化物避雷器時，需使其并聯，調整避雷器額定電壓，即42kV。

二、雷擊線路時的耐雷水平

圖3無避雷器與有避雷器時，分別對兩桿塔間線路上的各個位置進行雷擊，線路在其情況下所呈現出耐雷水平的變化曲線。對于雷擊位置而言，如若為1號～0號桿塔之間，那么，整個檔距的長度則為200m，開展計算時，設定所有的桿塔沖擊接地電阻值均一致，即10Ω。在沒有安裝避雷器的情況下，雷擊位置不會影響線路耐雷水平，且具有比較低的耐雷水平，即無避雷線為2.5kV，有避雷線為2.6kV，相比于雷擊桿塔塔頂的24.8kV與38.3kV，明顯低于后者。若將1組避雷器安裝于0號桿塔時，則此時的耐雷水平便會隨著0號桿塔與累積點之間的距離增大而呈降低狀態，若雷擊位置為1號桿塔時，則具有最低的耐雷水平，即無避雷線2.6kV，有避雷線2.7kV，相比于0號桿塔無避雷器數值，大致相同。若分別將1組避雷器安裝于0號桿塔與1號桿塔時，則有避雷線的線路耐雷水平與無避雷線線路的耐雷水平，在分布上，均呈現為以檔距中央為軸心，與僅將避雷器安裝于0號桿塔相比，在耐雷水平方面更為突出，即33.7kV與43.1kV。所以，通過模擬計算有、無避雷線的35kV配電線路，可得知，在沒有安裝避雷器時，雷電流為2.5kV及大于2.6kV時，會出現閃絡狀況，運用避雷器，當雷擊于導線時，便會相應性增大耐雷水平。

此外，若線路當中有避雷器安裝，如若僅憑其提供避雷由保護，則最終效果并非絕對的，通常情況下，其中會有繞擊率。對于雷電流來講，若其數值大幅超出設計值，那么，便無繞擊狀況出現，當具有比較小的雷電流時，則會造成繞擊的增大。對此，可通過選用幾何分析模型，將此臨界雷電流幅值IK求出，對應于IK的擊距，則被稱之為臨界擊距rsK。

依據公式（1）將臨界擊距rsK求出，即rsK=hb+hd[]2（1-sinα）（1），rsK=71I075k （2）。在公式當中，hd表示導線高度，α表示保護角，而表示hb避雷線高度。結合35kV配電線路桿塔所持有的各項參數，此時便能夠準確求出所需要的A相導線下的臨界擊距rsk，求出，A=25.5m，而B相則為B=16.6m。依據公式（2），可得出與之呈對應狀態的雷電流值，Ik，B=3.0kA，A=54kA。所以，于小于5.4kA的雷電流作用下，可能會出現繞擊。

針對35kV線路，模擬、計算其在安裝有避雷線情況下的避雷效果，最終得知，配電線路于無避雷器狀況下，其線路耐雷水平即為2.6kA，可能會出現繞擊閃絡，如若繞擊點位0號桿塔，然后將1組避雷器加裝于1號塔，則可顯著提升耐雷水平，即達25kA以上，能夠對配電線路提供完全保護，使其免于繞擊閃絡。

參考文獻：

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[2]沈震，徐興發，彭顯剛.基于ATPEMTP對配電網雷擊過電壓的仿真研究[J].廣東電力， 2014（8）：7074.

作者簡介：禤小聰（1987），男， 廣東廣州人，碩士研究生，研究方向：輸配電線路運行與檢修。