鄭學(xué)林

摘 要：隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程不斷加快的現(xiàn)階段，10 kV配電線路已經(jīng)成為電力系統(tǒng)建設(shè)中的重要組成部分，對(duì)于供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展具有較大的影響作用。然而，由于10 kV配電線路的絕緣水平較差，極易出現(xiàn)因雷電感應(yīng)過(guò)電壓而引起的安全事故，對(duì)于電力設(shè)備造成了損壞，為此，文章首先對(duì)雷電感應(yīng)過(guò)電壓的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)分析了10 kV配電線路雷電感應(yīng)過(guò)電壓的特性，最后提出了幾點(diǎn)科學(xué)有效的解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：10 kV配電線路；雷電感應(yīng)過(guò)電壓；特性

中圖分類(lèi)號(hào)：TM855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）02-0086-02

在我國(guó)電力系統(tǒng)不斷發(fā)展、電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的現(xiàn)階段，10 kV配電線路已經(jīng)成為配網(wǎng)建設(shè)中的重要組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到整個(gè)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和社會(huì)生活與生產(chǎn)。但是，由于10 kV配電線路一般都是裸露在外部空氣當(dāng)中的，極易受到雷擊，從而導(dǎo)致供電設(shè)備的損壞，其出現(xiàn)故障的概率已經(jīng)達(dá)到了90%以上，再加之配電線路防雷工作的研究還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的完善，使對(duì)配電線路雷電感應(yīng)過(guò)電壓的特性分析工作變得尤為重要，以實(shí)現(xiàn)最大程度降低雷擊事故的發(fā)生。

1 雷電感應(yīng)過(guò)電壓概述

雷電感應(yīng)過(guò)電壓，實(shí)際上就是指電氣設(shè)備的附近地面被雷擊中后會(huì)進(jìn)行放電，在此過(guò)程中由于空間內(nèi)的電磁場(chǎng)出現(xiàn)了突然性的變化，在沒(méi)有被雷直接擊中的電氣設(shè)備出現(xiàn)了感應(yīng)的過(guò)電壓。以負(fù)雷電為例，在雷云和先導(dǎo)通道的電場(chǎng)中存有線路，并在導(dǎo)線上形成束縛電荷，這時(shí)在先導(dǎo)通道中并不會(huì)形成明顯的電流；當(dāng)雷云在線路的附近地面進(jìn)行放電的過(guò)程中，之前所聚集的負(fù)電荷會(huì)被快速的中和，使得先導(dǎo)通道的電場(chǎng)快速的下降，導(dǎo)線上的束縛電荷在得到釋放之后會(huì)沿著導(dǎo)線的兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，因此便形成了雷電感應(yīng)過(guò)電壓。感應(yīng)雷過(guò)電壓的數(shù)值計(jì)算通常情況下首先是根據(jù)主放電雷電流模型計(jì)算出不同距離位置處的電磁場(chǎng)分布，然后再根據(jù)線路和電磁場(chǎng)的耦合關(guān)系計(jì)算出在對(duì)應(yīng)電磁場(chǎng)中的感應(yīng)過(guò)電壓。

2 10 kV配電線路雷電感應(yīng)過(guò)電壓的特性

2.1 線路最大感應(yīng)過(guò)電壓

線路的最大感應(yīng)過(guò)電壓主要受到雷電流波前時(shí)間、線路對(duì)地平均高度、大地電導(dǎo)率以及雷擊點(diǎn)距離線路的最近距離等因素的直接影響，其中回波傳播速率和桿塔接地電阻對(duì)其的影響相對(duì)較小，當(dāng)回波傳播速率不斷增加的時(shí)候，距離雷擊點(diǎn)最近位置處的電壓就越接近峰值，且其所對(duì)應(yīng)的du/dt也就越大，但是不同速率所對(duì)應(yīng)的峰值變化并不明顯，因此在對(duì)感應(yīng)過(guò)電壓進(jìn)行計(jì)算時(shí)可以對(duì)這兩項(xiàng)因素的影響效果進(jìn)行忽略，波前時(shí)間越短，距離雷擊點(diǎn)最近位置的電壓就越接近峰值，且不同波前時(shí)間所對(duì)應(yīng)的峰值之間的差異也十分明顯。

2.2 大地電導(dǎo)率的影響

大地并不是理想的導(dǎo)體，其具有一定的電阻率，如圖1所示，在不同大地條件下，線路的中點(diǎn)和末端兩處的電壓和波形形狀基本相同，但是蘇子和電導(dǎo)率的減小，線路末端電壓的波形在起始階段出現(xiàn)了一個(gè)負(fù)的峰值。因此，如果將大地作為理想的導(dǎo)體，線路的中點(diǎn)位置到末端處的電壓幅值就會(huì)衰減，但其波形基本保持一致；如果將大地的有限電導(dǎo)率納入到影響的范圍當(dāng)中，隨著大地電導(dǎo)率的減小，電壓幅值也會(huì)隨之出現(xiàn)衰減，且其波形變化逐漸增大，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)電壓極性改變的現(xiàn)象。2.3 概率和閃絡(luò)特性

通常情況下，隨著大地電導(dǎo)率的增加，雷擊線路的最大感應(yīng)過(guò)電壓就會(huì)普遍減小，使得雷擊次數(shù)的變化速率也會(huì)隨之減小，感應(yīng)過(guò)電壓超過(guò)某一特定過(guò)電壓值的雷擊次數(shù)也會(huì)相對(duì)減少，線路出現(xiàn)雷擊的概率和閃絡(luò)率也會(huì)隨之降低。隨著大地電導(dǎo)率的增加，直擊雷閃絡(luò)率、雷電感應(yīng)閃絡(luò)率以及絕緣閃絡(luò)的次數(shù)都呈現(xiàn)出了下降的趨勢(shì)。另外，直擊雷會(huì)使得發(fā)生線路閃絡(luò)的概率增大，是因?yàn)橹苯永组W絡(luò)率受到大地電導(dǎo)率的影響較小，特別是在附近沒(méi)有樹(shù)木或建筑等開(kāi)闊區(qū)域的線路更易出現(xiàn)雷擊閃絡(luò)。

3 10 kV配電線路雷電感應(yīng)過(guò)電壓的防護(hù)

針對(duì)以上所介紹的線路出現(xiàn)雷電感應(yīng)過(guò)電壓的形成機(jī)理和特性分析，為了實(shí)現(xiàn)10 kV配電線路的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，保證供電工作的順利開(kāi)展，可以從以下幾方面加強(qiáng)對(duì)線路雷電感應(yīng)過(guò)電壓的防護(hù)。

3.1 提高配電線路的絕緣水平

10 kV配電線路產(chǎn)生雷電感應(yīng)過(guò)電壓最直接的原因就是配電網(wǎng)絡(luò)的絕緣水平較低，特別是同塔多回路的技術(shù)使得各線路之間沒(méi)有充足的電氣距離，當(dāng)同一回線路發(fā)生雷擊之后，線路的絕緣子會(huì)對(duì)地?fù)舸辛Φ碾娀?huì)對(duì)其他的電路產(chǎn)生影響，因此要提高配電線路的絕緣水平，可以使用絕緣導(dǎo)線來(lái)代替裸導(dǎo)線、增加絕緣子片的數(shù)量、在導(dǎo)線和絕緣子間設(shè)置絕緣皮或者是對(duì)絕緣子型號(hào)進(jìn)行更換等，以降低線路閃絡(luò)的發(fā)生率。

3.2 降低配電線路的雷擊建弧率

降低配電線路的雷擊建弧率，一方面可以在配電網(wǎng)的運(yùn)行中采用中性點(diǎn)接地的方式，使得單相接地電流實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，從而使得接地電弧熄滅，而且自動(dòng)補(bǔ)償消弧裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)配電線路的電容進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了供電的可靠性；另一方面，可以采用利用消弧線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓的治理，將自動(dòng)跟蹤裝置安裝在電容電流大于10 A的配電網(wǎng)中，能夠?qū)埩糁凳冀K控制在10 A以下，從而控制弧光接地過(guò)電壓。

3.3 利用避雷器對(duì)線路進(jìn)行保護(hù)

避雷器能夠?qū)ε潆娋€路的雷過(guò)電壓進(jìn)行較好的防護(hù)，因此可以將避雷器安裝在雷擊事故多發(fā)段的桿塔上，也可將避雷器安裝在配電變壓器、刀閘等重要的配電設(shè)備位置處，另外還可將避雷器設(shè)置在架空絕緣線路和電纜線路的轉(zhuǎn)換位置處。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的現(xiàn)階段，人們?cè)谌粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中對(duì)于電力資源的需求量也隨之增多，對(duì)供電質(zhì)量也提出了越來(lái)越高的要求，10 kV配電線路作為電力系統(tǒng)建設(shè)中的重要組成部分，具有覆蓋面積大、線路長(zhǎng)等特點(diǎn)，為了減少暴露在野外的線路受到雷擊而發(fā)生故障的幾率，必須要對(duì)其感應(yīng)雷過(guò)電壓的波形特性和閃絡(luò)特性等進(jìn)行深入的分析，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)提高線路絕緣水平、降低接地電阻、加強(qiáng)避雷器等措施對(duì)其進(jìn)行有效的防護(hù)，以保證供電的穩(wěn)定性和可靠性。

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