惠州市供电局电器安装有限公司 广东惠州 516000
摘要:雷电感应过电压会导致配电线路发生跳闸或故障情况，因此需要选择避雷线进行配电线路的防护。基于此，文章将利用相关软件编程计算，对配电线路雷电感应过电压避雷线防护效果进行分析，从而减少相关故障问题。、
关键词:配电线路；雷电感应过电压；避雷线；防护效果；分析研究
随着我国经济水平的提高，社会对于电力能源资源的需求也在不断扩大。配电线路是电网中重要而关键的组成部分，其线路的绝缘水平比输电线路相对较低，因此抵御雷电灾害威胁的能力相对较弱。若出现雷电直击配电线路，就会容易导致线路断线或是闪络跳闸等问题出现，从而严重地影响到供电的安全性与稳定性。配电线路的一般高度相对较低，且周围存在着较多的建筑物或是树木，建筑物与树木虽然会降低雷电直击配电线路的概率，但是也会增加配电线路附近落雷的概率。当线路周围发生落雷时，配电线路感应产生的过电压会达到几百千伏，引发线路跳闸或是线路故障问题。因此，文章对配电线路雷电感应过电压避雷线的防护效果进行分析研究，对于保障配电线路的安全性与稳定性，有着巨大的帮助和现实的价值与意义。
1配电线路雷电感应过电压概述
一般而言，架空线路上出现的雷电过电压有两种形式：第一种为直击雷过电压，第二种为雷电感应过电压。对于35千伏及以下的配电架空线路而言，雷电感应过电压成为了其雷击跳闸事故发生的最为主要的原因。配网架空线路雷击过电压防护的重点在于雷电感应过电压防护，当前国内外普遍而主流此阿勇的防护措施包括安装避雷装置、加强线路绝缘性能、装设自动重合闸装置等，而在这些措施中，应用最为广泛的措施方法为安装线路避雷器，利用避雷器来限制雷电感应过电压，吸收雷电能量。线路避雷器安装方式直接决定了其防护雷电的效果。
而为了更加形象的计算配电线路雷电感应，需要建立配电线路雷电感应过电压的相应数学模型。根据配电线路在雷电感应过程中所形成的磁场，在对配电线路雷电感应过电压计算时，需要将地球看作为理想导体，其导电率无穷大。根据RUSK理论，计算雷击线路附近大地架空配电线路雷电感应过电压时，可以将电场分量、磁场分量分别求解。而IEEE规范则根据其研究，推荐了适用于线路高度低于10米的感应过电压计算公式。也有部分学者通过FDTD算法考虑先导发展的过程，获得了较为英却的感应过电压数值。除此之外，EMTP、PSCAD等软件也能够准确地考虑配电线路的结构特征，精确计算线路雷电直击过电压。
2配电线路雷电感应过电压仿真计算
在对配电线路雷电感应过电压进行仿真计算时，需要建立相应的数学模型。相关的数学模型在诸多的领域研究中都有所注明和阐述，当大地为非理想导体时雷电通道周围电磁场的研究，可以采用相关理论计算雷电通道的周围电场的径向分量。将经过大量研究分析得到了数学模型应用到ATP-EMTP中，利用MODEL程序进行建模，对配电线路架空线雷电感应过电压进行仿真计算。利用电磁暂态仿真程序ATP-EMTP对架空配电线路雷电感应过电压进行计算。仿真计算的具体条件如下：雷电流幅值为88kA，雷电流波形参数为2.6/μ秒，雷电回击速度为1.5×108米/秒，线路高度为10米，雷击点距离线路的水平距离为100米，大地电导率为0.01秒/米，土壤介电常数则为10，线路长度为1千米，雷击点位于架空配电线路的中部，进行仿真计算。利用ATP-EMTP建立的雷电感应过电压计算模型，在对雷击点位于架空配电线路中部进行计算时，其雷电感应过电压波形相同。
3线路避雷器雷电感应防护分析
上文对线路避雷器雷电感应防护模型以及仿真计算进行探究阐述，仿真计算能够显著的帮助后续架空配电线路避雷线的配置与安装，提高避雷的效果。在基于线路避雷器雷电感应防护模型以及仿真计算的基础上，文章本部分将对线路避雷器雷电感应防护进行分析，详细地对线路避雷器雷电感应防护方式与防护效果进行阐述。
3.1线路避雷器配置方式
在配网的三相供电系统中，雷电感应过电压将会同时在三相导线上存在，三相导线在空间的位置分布上存在一定的差异，但是相差不大，且其在雷电天气下雷电感应过电压的波形、幅值等都基本相似，同时，在一定的条件下，雷电感应过电压会引起三相同时对地闪络。因此，只有在线路三相中同时安装避雷器才能够起到较好的雷电感应过电压防护效果。
避雷器应用所带来的雷电感应过电压防护效果与避雷器的详细配置方案有着直接的联系。若取配电架空线路的档距为50米，则避雷器的配置方式为以下四种：第一种为避雷器50米一组，每一个基干塔都进行避雷器的安装。第二种为避雷器100米一组，每两个基杆塔安装一组避雷器。第三种为避雷器150米一组，每三个基杆塔安装一组避雷器。最后一种为避雷器300米一组，每六个基杆塔安装一组避雷器。在雷电感应过电压的作用下，避雷器动作，流过避雷器的电流则会通过杆塔接地电阻流入到大地中。因此，杆塔接地电阻将会直接影响到避雷器的防护效果与作用。在实际的配电架空线路的避雷器配置中，详细的避雷器安装配置如表1所示。
表 1避雷器配置安装方式
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3.2线路避雷器防护仿真计算
对各种避雷器配置安装方式以及不同杆塔接地电阻以及配电架空线路雷电感应过电压进行仿真计算，一般而言需要依照以下内容进行。设雷电流幅值为100kA，雷电流波头时间为2.6μ秒，雷击点与配电架空线路之间的距离为50米，输电线路导线的平均悬挂高度为10米，土壤电导率为0.01秒/米，线路避雷器的参数为
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。在经过复杂的计算后，能够得到相应的仿真结果，其结果表明，采用避雷器配置方式A，即每个基杆塔都安装一组避雷器有着最佳的防护效果，但是这一种的避雷器配置安装方式，也有着最为高昂的安装成本。当采用避雷器配置安装方式B与方式D时，避雷器安装点出的绝缘子将会不再出现闪络情况问题，但是在其他杆塔的绝缘子在不同参数条件情况下，仍然存在着出现闪络情况的可能性。接地电阻越大，避雷器动作后，配电架空线路的各处电位也会越高，在没有相应避雷器的保护杆塔上，绝缘子出现闪络问题情况的概率将会大大增加。
对于普通的铝绞线架空配电线路，若架空配电线路绝缘子50％雷电冲击放电电压为90千伏，杆塔接地电阻为10欧姆，雷电流幅值为100千安时，则避雷器配置安装方式B能够对架空配电线路进行有效的防护与保护，而方式C与方式D在没有避雷器保护的杆塔上，绝缘子将会出现闪络的情况，绝缘子闪络的概率约为7.3％。若将杆塔接地电阻改变为5欧姆，避雷器配置安装方式B、方式C、方式D均能够对架空配电线路进行有效的防护。
因此，根据上述的分析，可以做出如下总结：当杆塔接地电阻大于10欧姆时，应当采用避雷器配置安装方式B，即每两个基杆塔安装一组避雷器，对架空配电线路进行保护；当杆塔接地电阻小于5欧姆时，则应当采用避雷器配置安装方式D，即每六个基杆塔安装一组避雷器对架空配电线路进行有效保护。随着杆塔接地电阻的减小，架空配电线路避雷器的安装密度也可以根据这一情况进行适当地减小，除此之外，架空配电线路采用的绝缘导线也可以减小线路避雷器的安装密度。
4配电线路避雷器对直击雷防护措施
配电架空线路在对线路雷电感应过电压进行防护的同时，也需要对直击电压进行防护。若想要从限制直击雷对配电架空线路正常良好工作运行的影响角度出发，配电架空线路避雷器则应当按照避雷器配置安装方式A进行安装，即每个基杆塔均应当安装一组避雷器。在直击雷过电压的作用下，避雷器动作，绝大部分雷电流将会通过避雷器经杆塔接地电阻流入到大地中。此时，直击雷过电压的防护保护效果主要会由避雷器的统流容量所决定。对于普通的10千伏氧化锌避雷器，雷电冲击电流通流容量约为65千安，对于雷电流幅值超过65千安的直击雷，避雷器则难以进行防护，并且因为雷电流过大，可能会出现避雷器保障或是其他损坏事故。当架空配电线路采用其他的避雷器配置安装方式时，雷电直接击中未装避雷器的噶问他或附近的导线时，仍然会出现绝缘子闪络以及线路跳闸的情况与问题。在这样的情况下，线路的耐雷电水平与未装避雷器时相近，因此安装架空配电线路避雷器对于提高配电线路在直击雷过电压的情况下，防雷性能作用一般。
5结语
总而言之，配电线路雷击过电压的防护重点在如何对雷电感应过电压进行防护。文章对此进行分析，对线路避雷器的配置方式以及相关数学计算模型等进行了分析与总结，希望能够帮助提高配电线路雷电感应过电压避雷线防护效果。
参考文献:
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