降低配電線路雷擊相間閃絡概率對策研究

李厚才

摘 要：近年來，隨著社會的發展，我國的電力行業的發展也有了很大的進步。配電線路承擔著電網向用戶分配電能的任務，直接面向廣大人民群眾。架空配電線路分布交錯縱橫，絕緣水平不高，絕緣薄弱環節較多，線路遭受雷電直擊或雷電感應時產生極高過電壓，容易導致線路元件損壞、絕緣閃絡、相間短路等故障，極大的影響了供電可靠性與電網安全。雷電對配電線路的危害主要通過雷電直擊和雷電感應兩種途徑。線路相間閃絡一般由線路遭受雷電直擊引發，線路附近地面遭受雷擊時，三相導線同時感應產生過電壓，各相之間電位差較小，一般情況下不會發生相間閃絡，只能引起對地閃絡。安裝避雷線后，避雷器兩端電壓波形呈現較為明顯振蕩和衰減;避雷線數量的增加降低了避雷器兩端電壓幅值，導致避雷器吸收能量減少，遭受雷電直擊時線路避雷器吸收能量遠大于雷電感應情況。增加避雷器方波通流容量或避雷器安裝數量能夠降低避雷器損壞概率。避雷線數量的增加能夠降低避雷器損壞概率，多條避雷線的推薦設置方式為從上向下將相線夾在中間。避雷器損壞概率隨著線路接地電阻的增加而增大，因此需要盡可能降低線路接地電阻。在線路接地電阻難以降低情況下，可以通過縮短避雷線接地間隔來減小避雷器雷擊損壞概率。

關鍵詞：降低;配電線路;雷擊相間閃絡概率;對策研究

0引言

針對配電網線路缺少較精確的雷擊跳閘率計算方法以及考慮實際地形和雷電活動的差異化防雷方法的問題開展理論分析、仿真計算和方案研究。首先，采用實際線路參數和雷電定位系統實測的落雷數據，基于電氣幾何模型分析線路引雷范圍，提出了精確的雷擊跳閘率計算方法。然后，基于配電線路差異化參數及地區實際落雷數據，開展了差異化防雷方法分析，提出了針對配電網線路的普適性的差異化防雷分析方法和防護措施。結果表明：綜合考慮線路參數和落雷差異性后的雷擊跳閘率計算方法可準確反應線路實際情況;在防雷效果一致的情況下，采用差異化防雷方法可降低約30%的經濟投入。

1重要性

配電線路承擔著區域電網電能傳輸的任務，其耐雷水平較低，是電力系統中面臨雷害威脅最為嚴重的部分。統計數據顯示，某郊區10kV配電線路雷擊跳閘事故占總跳閘事故的58%，嚴重影響了電網的安全穩定運行。為了提高線路耐雷水平，減少因雷害引發的故障，加裝耦合地線、降低桿塔接地電阻、加強絕緣等措施較為常用。在雷電活動頻繁地區或高土壤電阻率區域，安裝避雷線或避雷器也是行之有效的方法。實踐經驗表明，這兩種防雷措施能夠大大改善線路防雷性能。避雷器長期工作于外部惡劣環境當中，承受工頻電壓、沖擊電壓、內部受潮、外部污穢等因素作用，極易產生性能劣化或故障。當避雷器承受雷電過電壓作用時，氧化鋅閥片短時間內承受大量熱量，來不及向周圍傳遞，過熱點與周圍溫度梯度在閥片內部產生較大的熱應力，導致閥片破裂或損傷積累，最終導致避雷器損壞。目前，針對線路采用避雷器防護研究較多，集中于線路防雷效果的提升、避雷器布置方式，缺乏對于線路避雷器遭受雷擊后能量吸收、損壞概率等方面的詳盡分析。現有的避雷器壽命預測計算方法過于簡化，未考慮桿塔實際結構特征、接地體沖擊特性。因此，需要估算配電線路避雷器雷擊損壞概率，提出合理對策延長避雷器運行壽命，降低線路雷電防護成本。

2配電線路差異化防雷方法

上述分析了針對特定線路的差異化防雷方法，而對于不同配電線路雖然制定方法相同，但由于差異化參數不同會造成防雷方案的不同，因此需要綜合分析可能出現的各種差異化參數，對配電線路差異化防雷給出普適性建議。配電線路主要采用柱式絕緣子、瓷橫擔絕緣子、針型絕緣子、懸式絕緣子等，其中柱式和瓷橫擔絕緣子常用于直線塔，懸式絕緣子常用于耐張塔，配電線路的差異性主要體現在線路參數、地理環境、雷電活動及歷史故障的差異性，其中桿塔高度、絕緣子類型、接地電阻主要影響線路耐雷水平，桿塔所處地形地貌會影響擊桿率的取值，兩者與落雷密度一起影響線路的雷擊跳閘率。避雷線數量的增加降低了避雷器損壞概率，因為其設置增加了雷電流通過路徑，減少了經避雷器流入線路的電流。根據電氣幾何模型，雙避雷線處于桿塔最高處，能夠為線路提供完整的雷電直擊屏蔽保護，但雙避雷線降低避雷器損壞概率效果要略差于單避雷線和線路下方加裝耦合地線，這是由于雙避雷線相互接近而導致效果降低。以從上向下將相線夾在中間設置避雷線的方式效果最佳，這是由于耦合地線既具備分流作用，又加強了避雷線對導線的耦合，因此建議在高雷害區域敷設雙避雷線和耦合地線。無論避雷線數量和安裝方式如何，避雷器損壞概率均隨著地電阻阻值增加而增大。200Ω接地電阻情況下，損壞概率均超過了20%，因此需要盡可能降低線路接地電阻。上述研究僅考慮了避雷線兩端接地情況，但避雷線通常采用多點接地方式。

3結語

導線垂直布置方式下，雷擊導線三相電位差越大，相間閃絡概率也越高。雷擊線路相間閃絡概率隨著桿塔接地電阻的增大而顯著增加，增大線路絕緣子串閃絡電壓對于改善線路相間閃絡效果不明顯，采用絕緣導線時相間閃絡概率遠低于裸導線，安裝線路避雷器能夠降低相間閃絡概率，但防護效果受接地電阻阻值影響，避雷器安裝數量越多，設置間隔越密，相間閃絡概率越低，雷電流波頭時間均值越短，導線相間閃絡概率越高。

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（凱里岑鞏供電局 ?557801）