10kV配电线路防雷保护措施的研究杨健承摘要：结合配电线路感应雷跳闸的特征，建立并分析了感应雷跳闸计算模型。阐述了10kV配电线路在3种方案下感应雷跳闸频率的变化情况，并提出了有效的防雷措施。关键词：10kV配电线路；不平衡绝缘；避雷器；保护间隙：TM862：ADOI：10.15913/jki.kjycx.2015.04.113随着我国经济的不断增长，电力资源的需求量越来越高，配电线路的建设任务也越来越重大。由于配电线路常设置在雷电频繁地区，使雷击事故时有发生。因此，加强配电线路的雷电防护措施，是降低配电线路跳闸率的重要方法。下面对该方面进行讨论、分析。110kV配电线路的感应雷跳闸频率由于我国≤60kV电压等级的电网一般采用中性点非直接接地的方式。一相绝缘闪络后，接地电流很小，电弧很快自熄，不会引起跳闸，线路可继续配电；如果发生两相绝缘闪络，则会形成相间短路、线路跳闸，导致配电中断。图1为雷击10kV线路附近大地时产生的感应雷过电压示意图。其中，雷击点与10kV线路的水平距离为S.此时，A，B，C三相将同时产生感应电压。当A，B两相产生的感应过电压大于绝缘子串冲击电压耐受值U50%时，A，B两相将同时对地闪络，造成相间短路，最终使线路跳闸；当A，B，C三相的感应过电压大于绝缘子串冲击电压耐受值U50%时，三相几乎同时对地闪络，造成三相短路，最终使断路器跳闸。在我国规定中，雷击大地时在导线上产生的感应过电压为：很多研究表明，雷击点距离线路65m以内时，一般会直击杆塔和线路。因此，笔者认为，65m是10kV配电线路发生感应雷过电压的最短距离，即S≥65m。在线路上产生感应雷过电压的雷电流幅值临界值应满足以下表达式：式（2）中：I0为在线路上产生感应雷过电压的雷电流幅值临界值；hc为线路的平均高度；U50%为线路绝缘子串冲击闪络电压。当雷电流幅值为I时，造成线路产生感应雷过电压的最大距离Sm应满足：因此，10kV配电线路的感应雷击跳闸频率为：式（4）中：ρ（I）为雷电流幅值概率密度函数，我国规定的雷电流幅值概率函数为lgP=-I/88.发生双回的同时，因感应雷过电压而跳闸的频率为：式（5）中：l为两相水平排列导线之间的距离。10kV配电杆塔如图2所示。杆塔上、中、下三相导线挂点高度分别为13m、12m、11m，横担长度为1m，采用瓷横担绝缘子，绝缘子串闪络电压U50%=250kV，干弧距离为0.38m。将上述参数代入式（4）和式（5）得出，NSFFOR1=11.11，NSFFOR2=10.65.2绝缘配置绝缘水平低下是10kV配电线路雷击跳闸事故频发的根本原因，因此，加强绝缘能够提高线路的耐雷水平。目前，国内外对10kV配电线路的绝缘配置进行了大量研究，主要包括以下3方面：①更换冲击电压耐受性能更高的绝缘子；②采用不平衡绝缘的配置方式；③采用绝缘横担或绝缘塔头。表1为几种不同绝缘子U50%、雷击跳闸频率与双回同跳频率的比对。目前，该地区10kV配电线路直线塔已用瓷横担绝缘子S-185替换了绝缘水平低下的针式绝缘子P-15.在同塔多回输电网中，采用不平衡绝缘能够降低双回同时跳闸的概率，能明显降低线路雷击跳闸的概率。针对10kV配电线路绝缘水平低的问题，采用绝缘横担代替铁横担，并通过一系列雷电冲击实验等电气性能实验和机械性能实验，实验结果表明：绝缘横担可大幅提高线路的绝缘水平，且满足耐污、机械性能的要求。但随着10kV配电线路绝缘水平的提高，雷电波会在线路中传播至线路终端，使线路终端避雷器动作过于频繁，进而导致损坏事故频发，一旦变压器被烧坏，则会造成重大损失。3避雷器安装线路避雷器是10kV配电线路降低跳闸故障频次最有效的方式之一。由避雷器具有的动作特性可知，当安装相导线上产生的感应过电压使避雷器动作，冲击电流入地时，该相导线与其他相导线存在耦合，耦合部分的电压与其他相导线自身产生的感应过电压相互叠加，使绝缘子两端的电压变低，从而使耐雷水平得到提升。在同塔双回线路的上、中、下相分别安装1组2个避雷器，能使线路的防雷性能提高至55%以上。在中相导线安装1组2个避雷器时的防感应雷效果最佳。由于10kV配电系统一般为中性点不接地系统，发生相间短路故障后，才会造成线路调整事故。因此，在一回两相安装避雷器时，理论上的感应雷跳闸率...