10kV配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果分析.docx

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1、IOkV配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果分析摘要：IOkV配电线路容易受到雷电的侵袭，可通过架设地线对雷电感应过电压进行防护，以保障IokV配电线路的安全运行。文章首先分析了IOkV配电线路对雷过电压的感应，然后分析了架设地线对雷电感应过电压的防护效果。关键词：IOkV配电线路；架设地线；雷电感应过电压；防护效果；雷击故障文献标识码：A中图分类号：TM721文章编号:1009-2374(2015)29-0135-02D0I：10.13535/ki.11-4406/n.2015.29.068IOkV配电线路自身的绝缘能力有限，容易遭受雷击发生故障问题，为了积极控制线路的感应过电压，减少

2、闪络现象的出现，通过架设地线能够对雷电感应过电压进行有效防护O1配电线路对雷过电压的感应雷电多发的季节，配电线路很容易遭到雷电的威胁，雷过电压一旦超过了线路自身的绝缘水平，就可能造成绝缘子破坏，甚至引发接地短路问题，带来严重的配网故障问题，具体的雷过电压的影响如下：1.1 避雷器故障为了预防雷电对配电线路的袭击，通常将避雷器配置于架空线路中，雷击过电压影响下，雷电流一旦超出规定范围，线路避雷器就会加入分流，就会有大规模的感应电流经避雷器流向大地，这样就控制了绝缘子两端的电压，既维护了线路安全，也保证了其有效抗雷。但是,避雷器也可能遭受雷电的破坏,例如：避雷器自身的型号不合适、无法承受过大电流；

3、或者避雷器因为遭到过电压、天气、自然环境、谐波等的影响，导致避雷器封闭性受破坏，最终受湿受潮，导致线路老化、破损，为雷击提供可乘之机；或者当接地电阻超标以及接地引下线遭受腐蚀破坏，造成线路中的雷感应电流无法流入大地。要想维护避雷器安全，就要在雷电季节事先做好准备，优先检查好避雷器的各项装备与装置，注重运行检测，有问题及时解决与消除，同时要将谐波监测设备装入配电线路中，一旦发现谐波，要安装并启用消谐设备消除谐波，并优选配线与避雷器，同时配置脱离器，充分维护避雷器的性能安全。1.2 绝缘子闪络故障绝缘子维护架空配线的安全，当遭受强雷电袭击时，容易出现绝缘子闪络现象，导致绝缘子遭到破坏。在不断发生的

4、强雷雨天气下,雷电感应过电压会加重配电线路的负担，导致绝缘子两侧电压差超过了其可承受范围，导致闪络问题出现。再加上绝缘子受到外界自然天气的影响，容易造成绝缘子的受热破损等问题，此时就需要改用绝缘效果更佳的绝缘子。2地线对感应过电压的限制效果2.1接地电阻的影响配电架空线路电杆通常是自然接地，接地电阻很高，再加上大地电阻的影响，所以通过架设地线来防护过电压就要明确是否对电杆进行降阻，具体可以通过计算对比无地线以及有地线的感应过电压得出结论：无地线线路感应过电压的计算。(Affi)中相导线对地高取I1m,(B相或C相)边相导线对地高则取Ionb这两相导线间相距1m,线路截面面积达到185mm2,档

5、距达80m,长度达到20km,线路两侧途经适合的电阻接地，雷电将恰好落于配电线路中间位置，雷电集中区与配网中相差50米远,雷电电流达到30k,大地电阻率为100m。有地线线路的计算按照以下标准和方法：将截面积70mm2的地线装设在无地线中相导线顶端Irn的位置，地线通过电杆接地。经过计算研究得出：无论有无地线，各相线路中的感应过电压最大值都定位于线路的最中间区域，这一区域感应过电压会随时间发生起伏变化，因为地线会限制感应过电压，无地线线路上各相导线中的感应过电压水平都比有地线的高，同时，因为出现了电杆接地电阻,有地线路的地线同样会产生感应过电压，具体幅值大小大概为相导线的17%0通过对各相导线

6、的感应电压幅值的对比能够看到：在感应过电压方面，其中无地线A相与有地线B相为最大，这是因为有地线路的地线架设与A相最近，这样就大大限制了其感应过电压，取A相、B相中最大的感应过电压进行对比，可以得出：有地线线路要比无地线线路低34.26%0这其中需要明确的是，绝缘子闪络与否取决于它所承受的过电压。所以，将绝缘子所承受过电压进行对比才更重要。无地线线路因为缺少地线，感应电流无法经电杆流向大地，这样电杆同大地处于一样的电位状态，绝缘子的电压就是导线对地电压。有地线路,不考虑地线同绝缘子脚间的压降，导线同地线间的电位差就是绝缘子所承受的电压，通过对有地线、无地线之间的电压幅值对比得出，无地线绝缘子的

7、感应过电压更高。接着针对有地线路，选择不同的接地电阻值，来计算其感应过电压，其中大地电阻率定值：10OCm,以此来预防大地电阻率的动态变化引发的计算麻烦。下图1表示地线感应过电压幅值、导线对地最高感应过电压幅值、绝缘子承受的最高过电压幅值随接地电阻变化的图像：从上图1可以看出，导线对地最高感应过电压幅值同接地电阻之间成正比，前者随后者的变化而变化，相反，绝缘子则与之成反比,接地电阻变大，绝缘子所承受的最高过电压幅值却对应变小，出现这种现象是因为在感应过电压方面，地线同导线大致相似，都是与接地电阻成正比例变化，但是，接地线的变化相对更为明显。从中可以看出，选择地线对感应过电压加以防护时，无需对电

8、杆进行降阻，直接自然接地就能实现。2.2地线安装位置的影响要想具体探究出这一影响性因素，就要对地线架设高度做出不同的选型，从而来计算线路感应过电压，从中得出导线、绝缘子等的最高过电压幅值与地线架设高度之间的关系，具体的变化图像如图2所示：从图2可以看出：导线、绝缘子等的最高过电压幅值与地线架设高度的是同步变化关系，也就是地线靠导线越近，变化越小。从上图还能看到：同导线距离一样时，地线架设的位置会对感应电压带来不同的限制效果，通常情况下，地线于上方要相对于下方的效果更佳。因此，选择架设地线来防护感应过电压时，一般应把地线定位于导线上方，在达到线间距的前提下，需要拉近地线与导线间的距离。3地线对感

9、应过电压闪络率的降低效果感应过电压闪络率能最直接地反映出地线对感应过电压的承受能力，要想得出地线对感应过电压闪络率的控制程度，可以通过以下参数来运算分析：（1）将地闪密度Ng设为40个雷暴日，取值2.78次；（2）当前，IOkV架空配电线路在我国的绝缘配置各不相同，在雷击影响下，通常当电压在10015OkV时，绝缘子会发生闪络，为了覆盖多数情况，选择100与15OkV作为判断依据，以此来计算感应过电压闪络率；（3）对应的电阻率则取特殊值：50,500,1500等;（4）电杆选择自然接地模式。经过实际的实验运算得出：由于大地电阻率的不断上升，无地线、有地线感应过电压闪络率也随之增大，因为大地电阻

10、率的上升会引起雷电瞬变电磁场的变化、传输线大地瞬态阻抗也会变化，导致线路感应过电压不断上升。4结语雷电感应过电压容易引发配电线路故障，通过架设地线能够有效防范雷电感应过电压的不良影响，要加强配电线路感应雷过电压的计算，通过科学架线进行防护，从而有效确保配电线路的稳定安全。参考文献1沈海滨，陈维江，张少军，等.一种防止IOkV架空绝缘导线雷击断线用新型串联间隙金属氧化物避雷器J.电网技术，2007,31(3).2高飞，陈维江，刘之方，等.100OkV交流输电系统串补站的雷电侵入波保护J.高电压技术，2010,36(9).3刘靖，刘明光，屈志坚，等.不同地形条件下架空配电线路的防雷分析J.高电压技术，2011,37(4).作者简介：甄雄辉(1969-),男，广东开平人，广东电网有限责任公司江门开平供电局电气工程师，研究方向：配网运行维护。