避雷器改善35kV配电线路耐雷水平的效果探讨

摘要：本文针对安装有金属氧化物避雷器的35kV配电线路，对其采用电磁暂态计算程序开展分析与计算，探讨其最终的耐雷水平。对比了雷击有避雷线的线路与无避雷线的线路的各避雷器安装方案，剖析其耐雷水平；研究了绕击导线位置对耐雷水平所产生的影响，同时还剖析了杆塔冲击接地电阻在此方面的实际。经仿真，得知在线路上通过安装相应避雷器，不仅能够实现杆塔接地电阻的减少，而且还可促进35kV配电线路耐雷水平的提升。

关键词：避雷器；35kV配电线路；耐雷水平

输配电线路位置较为空旷，因雷击线路所致跳闸状况在整个电网总事故中占据较大比重。此外，当雷击线路时，雷击波便会经线路进至变电站，从而对变电站造成严重威胁。至此，需强化对线路的防雷保护工作。本文针对35kV线路，在线路上金属氧化物避雷器，然后选用电磁暂态程序，计算分析此装置在雷击线路、雷击杆塔时所产生的实际避雷效果。

一、分析条件

35kV配电线路杆塔，有可以橙汁为无拉线钢筋混凝土单杆，其结构见图1所示，杆塔电感平均值0.83u H/m，波阻抗250。当杆塔遭受雷击时，此时的雷电便会通过系统的接地裝置，以一种流散方式，传送至大地。在雷电流相应作用下，对于此时的接地装置而言，其接地电阻在存在形式上，将会转变为暂态电阻特性，而对于其表征来讲，则会呈现为冲击接地电阻。针对冲击接地电阻来讲，其相比于工频接地电阻，二者之间存在着本质性差异，其为雷电流的函数、接地装置埋深与形状及土壤电特性。在开展计算时，杆塔处相应冲击接地电阻值通常保持为10，而所在区域与环境不同，数值会存在差异，比如在山区，尤其是多为岩石地貌的地区，其在杆塔冲击接地电阻则会相对较高。为了能够更好的、更加系统准确的对杆塔冲击接地电阻的影响开展研究，在具体计算过程中，把接地电阻控制在5～100。图2为雷击杆塔时计算波过程图。在安装悬式绝缘子及金属氧化物避雷器时，需使其并联，调整避雷器额定电压，即42kV。

二、雷击線路时的耐雷水平

图3无避雷器与有避雷器时，分别对两杆塔间线路上的各个位置进行雷击，线路在其情况下所呈现出耐雷水平的变化曲线。对于雷击位置而言，如若为1号～0号杆塔之间，那么，整个档距的长度则为200m，开展计算时，设定所有的杆塔冲击接地电阻值均一致，即10Ω。在没有安装避雷器的情况下，雷击位置不会影响线路耐雷水平，且具有比较低的耐雷水平，即无避雷线为2.5kV，有避雷线为2.6kV，相比于雷击杆塔塔顶的24.8kV与38.3kV，明显低于后者。若将1组避雷器安装于0号杆塔时，则此时的耐雷水平便会随着0号杆塔与累积点之间的距离增大而呈降低状态，若雷击位置为1号杆塔时，则具有最低的耐雷水平，即无避雷线2.6kV，有避雷线2.7kV，相比于0号杆塔无避雷器数值，大致相同。若分别将1组避雷器安装于0号杆塔与1号杆塔时，则有避雷线的线路耐雷水平与无避雷线线路的耐雷水平，在分布上，均呈现为以档距中央为轴心，与仅将避雷器安装于0号杆塔相比，在耐雷水平方面更为突出，即33.7kV与43.1kV。所以，通过模拟计算有、无避雷线的35kV配电线路，可得知，在没有安装避雷器时，雷电流为2.5kV及大于2.6kV时，会出现闪络状况，运用避雷器，当雷击于导线时，便会相应性增大耐雷水平。

此外，若线路当中有避雷器安装，如若仅凭其提供避雷由保护，则最终效果并非绝对的，通常情况下，其中会有绕击率。对于雷电流来讲，若其数值大幅超出设计值，那么，便无绕击状况出现，当具有比较小的雷电流时，则会造成绕击的增大。对此，可通过选用几何分析模型，将此临界雷电流幅值IK求出，对应于IK的击距，则被称之为临界击距rsK。

依据公式（1）将临界击距rsK求出，即rsK=hb+hd[]2（1-sinα）（1），rsK=71I075k （2）。在公式当中，hd表示导线高度，α表示保护角，而表示hb避雷线高度。结合35kV配电线路杆塔所持有的各项参数，此时便能够准确求出所需要的A相导线下的临界击距rsk，求出，A=25.5m，而B相则为B=16.6m。依据公式（2），可得出与之呈对应状态的雷电流值，Ik，B=3.0kA，A=54kA。所以，于小于5.4kA的雷电流作用下，可能会出现绕击。

针对35kV线路，模拟、计算其在安装有避雷线情况下的避雷效果，最终得知，配电线路于无避雷器状况下，其线路耐雷水平即为2.6kA，可能会出现绕击闪络，如若绕击点位0号杆塔，然后将1组避雷器加装于1号塔，则可显著提升耐雷水平，即达25kA以上，能够对配电线路提供完全保护，使其免于绕击闪络。

参考文献：

[1]张要强，张帆.采用线路型避雷器提高35kV输电线路的耐雷水平[J].绝缘材料，2008，41（1）：3336.

[2]沈震，徐兴发，彭显刚.基于ATPEMTP对配电网雷击过电压的仿真研究[J].广东电力， 2014（8）：7074.

作者简介：禤小聪（1987），男， 广东广州人，硕士研究生，研究方向：输配电线路运行与检修。