10kV配電線路防雷保護(hù)間隙的設(shè)計(jì)

陳 濤

重慶市電力公司長壽供電局，重慶 401220

10kV配電線路防雷保護(hù)間隙的設(shè)計(jì)

陳 濤

重慶市電力公司長壽供電局，重慶 401220

10kV配電線路作為中低壓架空線路一般沒有特殊的保護(hù)措施，常常作為電力系統(tǒng)中更貼近用戶的一級。由于中低壓配電線路缺少防雷措施，比較容易因雷擊產(chǎn)生線路燒毀、跳閘停電等電力事故。利用ANSYS軟件仿真分析防雷保護(hù)間隙與絕緣子配合時(shí)遭雷擊過電壓放電過程及電壓等級分布，確定了防雷保護(hù)間隙的大小。通過雷擊情況下保護(hù)間隙先絕緣子放電來保證10kV配電線路的安全運(yùn)行。

10kV；配電線路；保護(hù)間隙；防雷

據(jù)相關(guān)和可靠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示。我國近年來輸電線路因雷擊造成的事故占總事故數(shù)的50%以上，在導(dǎo)致故障的原因中，大氣過電壓占到了相當(dāng)?shù)谋壤?0kV配電線路具有分布廣泛的特點(diǎn)，該設(shè)備主要使用T接入線路結(jié)構(gòu)，這就使得雷擊更容易通過，從而造成電氣事故。在這里，我們通過防雷保護(hù)間隙的合理設(shè)計(jì)，可以有效地避免電力事故的發(fā)生。保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，提高10kV配電線路的穩(wěn)定性。

1 10kV配電線路的防雷保護(hù)間隙設(shè)計(jì)的重要意義

因雷擊事件造成的電力系統(tǒng)故障，不僅影響電力線路的正常運(yùn)行，而且還會對正常的用電產(chǎn)生重大的影響，可能導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)受到重大的損失，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)：ι踩?，對?jīng)濟(jì)和社會產(chǎn)生重大影響。從10kV配電線路雷擊過電壓產(chǎn)生商看，一般有兩種雷擊感應(yīng)過電壓，直擊雷電過電壓是由于直接命中配電線所導(dǎo)致的，感應(yīng)雷電過電壓是雷電擊中配電線附近的地面所引起的電磁感應(yīng)造成的。

1.1 我國的主要配電線路的防雷技術(shù)和措施

由于10kV配電線的絕緣水平低，當(dāng)線路由于雷電活動和雷電過電壓線路絕緣子閃絡(luò)時(shí)產(chǎn)生的，可以很容易地導(dǎo)致此類事故，在配電線路的設(shè)計(jì)上，以節(jié)省線路走廊和使用塔多回路技術(shù)為主，這四個(gè)塔豎立建立了循環(huán)備份，雖然在這種情況下，節(jié)約線路走廊，減少了線的投資，但由于塔多回路和行與行之間的電氣距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，一回線遭受雷擊后線路絕緣子地面損壞故障，如果流量后繼續(xù)發(fā)生故障的次數(shù)也比較大，連續(xù)陸空電弧會出現(xiàn)與免費(fèi)的熱和光自由的兩極，小環(huán)之間的距離，然后自由弧將蔓延到其他線路，造成接地故障的發(fā)生相同的極點(diǎn)，將導(dǎo)致更嚴(yán)重的回線故障的同時(shí)，極大地影響了可靠性可用于電源配電線路，在上述線路中，加強(qiáng)絕緣的方法，可采取更換絕緣電線裸電線，絕緣膜，增加絕緣導(dǎo)體和絕緣體之間的間隙，更換絕緣子模型等方法，以提高線路絕緣水平

1.2 設(shè)計(jì)空間保護(hù)的意義

接地線可以有效地減少雷電擊中周圍的電線，但不能完全避免線路避雷器能有效地改善效果，但僅適用于雷電多發(fā)的部分，成本太高難以普及：加強(qiáng)絕緣的方法，雖然可以發(fā)揮對閃電的效果，但實(shí)際應(yīng)用的具體尺寸，受到塔的制約，不能完全普及雷擊。而其他一些防雷的方法也有一定的局限性。因此，我們設(shè)計(jì)了絕緣子串兩端的保護(hù)間隙。不僅操作簡單，方便?？梢栽谧詣又睾祥l時(shí)，將雷擊閃電導(dǎo)人的地下，從而確保電源的穩(wěn)定。

2 10kV配電線路的防雷設(shè)計(jì)間隙

10 kV配電線路的防雷間隙在設(shè)計(jì)上，要采用保護(hù)間隙的機(jī)理。 第一重要的是雷電放電時(shí)，以確保保護(hù)間隙達(dá)到保護(hù)的目的，二是與10kV配電線路保護(hù)的間隙，以確保線路不被擊穿，三是保護(hù)間隙的設(shè)計(jì)不能對絕緣產(chǎn)生其他不良影響。

2.1 配電線路中斷的機(jī)制

當(dāng)雷電過電壓擊穿絕緣層，絕緣層呈現(xiàn)針孔的形狀，r工頻短路電弧導(dǎo)致在很短的時(shí)間內(nèi)電線被吹斷路器絕緣體或?qū)w，一般將被切斷燃燒弧前，我們可以看到，該方法是閃電削減盡快盡可能連續(xù)的高頻電流，以防止意外。傳統(tǒng)的防雷10kV配電線路安裝氧化鋅避雷器，可在一定程度上避免事故的發(fā)生，但長期負(fù)載電壓避雷器壽命短。 FH后殘余電壓的避雷器保護(hù)是很難成功地發(fā)揮了很大的作用。

2.2 過電壓

近些年來，由于發(fā)電系統(tǒng)的電容和電感元件所造成的過電壓呈逐年上升的趨勢，這種過電壓差生的原因除以上兩個(gè)原因外，還有諸如變壓器，發(fā)電機(jī)，堆內(nèi)構(gòu)件，電容器和電感器所引起的，還有就是工作條件的變化所引起的，比如電容和電感元件的電源，以提供即時(shí)的能量轉(zhuǎn)換的動力系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)和分析我們得出結(jié)論，空氣過電壓比電源電壓高得多。我們知道，空氣間隙擊穿大多是在合適的時(shí)間所產(chǎn)生的眼波，在不同的時(shí)間和最小擊穿電壓的波前的50%的空氣間隙引起的過電壓。此外，增加相應(yīng)間的隙距離最短的時(shí)間波前增加。到40kV、10kV配電線路的最大工作電壓是可取的?？諝忾g隙和絕緣子串閃絡(luò)電壓的擊穿電壓和一般遵守的生態(tài)分布與雷電沖擊電壓差之間的脈沖電壓操作是比閃電更大的散片的擊穿電壓。這就要求保護(hù)間隙的操作沖擊電壓放電比50%，比10kV系統(tǒng)的最大工作電壓高117.6倍。也就是說，實(shí)現(xiàn)47.04kV滿足要求。

2.3 保護(hù)間隙的形式

保護(hù)間隙有圓形和棒形兩種，圓形的鋼彎曲成環(huán)和兩環(huán)相網(wǎng)絡(luò)，保持一定的差距。環(huán)絕緣體可以串成均衡的效果。棒形材料可用兩個(gè)圓形材料造成兩個(gè)棒形電極，兩個(gè)電極以保持一定的距離，而且在最上面一欄安裝兩個(gè)金屬電極形成一球電極間隙，以避免燙傷，在18mm～21.06mm之間可以有效地滿足保護(hù)間隙的要求。

2.4 絕緣子串電壓分布

通過ANSYS有限元分析軟件的絕緣子串電壓分布計(jì)算。該軟件是一個(gè)結(jié)合金屬結(jié)構(gòu)，流體，電磁，傳熱，分析和聲學(xué)等的通用軟件。美國公司設(shè)計(jì)的軟件ANSYS具有強(qiáng)大的處理和分析功能，利用ANSYS軟件可以構(gòu)建并計(jì)算出電磁場分析模型。電磁場分析的基本原則，是解決麥克斯韋方程等相關(guān)的電磁場量。絕緣子串電壓分布泊松方程需要的基礎(chǔ)上計(jì)算。計(jì)算出點(diǎn)分布后，參考常數(shù)電壓和農(nóng)業(yè)有關(guān)的其他物理量，并通過與保護(hù)間隙絕緣子串的計(jì)算得到間隙值。最終結(jié)果顯示，安裝后的保護(hù)間隙絕緣子與不安裝保護(hù)的比較，當(dāng)間隙電壓分布很多，保護(hù)的間隙可以看出其良好的壓差，以改善結(jié)果。

3 結(jié)論

通過上述保護(hù)間隙的設(shè)計(jì)，可以有效地保證的絕緣體在遭受雷擊時(shí)不被燒損。確保供電的穩(wěn)定性。10kV配電線路防雷保護(hù)間隙的結(jié)果證明該保護(hù)措施具有可靠的效果和應(yīng)用價(jià)值。

[1]李景祿.配電網(wǎng)自動跟蹤補(bǔ)償消弧裝置[J].高壓電器，1999，35(5)：42-44.

[2]李凡，施圍.線路避雷器的絕緣配合[J].高電壓技術(shù)，2005，31(8)：18-23.

[3]李壯和，李燕.避雷器在輸電線路防雷中的應(yīng)用分析[J].高電壓技術(shù)，2004，30(3)：63-64.

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1674-6708（2012）59-0051-02