雷电对配电网安全运行的影响与防范分析

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1、浙江大学硕士学位论文1．1．2感应电压危害35kV及以下配电线路的防雷措施有其特殊性。由于配电线路的绝缘水平相对1lOkV及以上输电线路的绝缘水平低得多。例如：1lOkV的线路绝缘子串长度为1m，临界闪络电压为700kV，而6kV或lOkV配电线路的绝缘子串长度仅为0．1m，临界闪络电压仅为75kV，35kV配电线路的临界闪络电压为也只有350kV，而感应雷过电压幅值可达400kV～500kV，较容易超过配电线路绝缘子的雷电冲击耐压而发生闪络事故。因此，在配电网中，绝大部分雷害事故是由感应雷过电压造成的。2浙江大学硕士学位论文1．2架空线路的感应

2、雷过电压1．2．1感应雷过电压的形成当雷电放电的先导通道带着与雷云同号的电荷(通常是负电荷)向大地发展时，先导与大地间的电场如图1—1(a)所示。沿导线轴线方向的电场强度分量晟，将导线两端与雷云异号的正电荷吸引到靠近先导通道的一段导线上，成为束缚电荷；导线上的负电荷则由于B的排斥作用而向两端运动，经线路的泄漏电导和系统的中性点而流入大地。但因为此时先导通道发展速度不大，所以导线上电荷的运动也很缓慢，由此而引起的导线中的电流也很小。同时，由于导线对地泄漏电导的存在，导线电位将与远离雷云处的导线电位相同。如果忽略线路工作电压，就可认为此时导线的电位仍

3、然保持零电位，即在导线高度处，由导线上正束缚电荷产生的电位，正好被先导通道的负电荷产生的电位所抵消。导_-，形；滁鬃藤，厂}r—，_)．-4-．it4-●1^：f＼E、、虬导一／‘s一。／s(IJ(b)(a)主放电前(b)主放电后h厂导线高度；S一雷击点与导线间的距离图卜l感应雷过电压形成示意图当雷电先导击中线路附近的地面并开始主放电时，先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和，先导通道中由负电荷所产生的电场迅速减弱，使导线上的正束缚电荷得到迅速释放，形成电压波(正极性>沿导线向两侧运动，这种由于先导通道中电荷所产生的静电场突然消失而引起的感应电压，

4、称为感应过电压的静电分量。与此同时，主放电过程中所产生的强大雷电流会在雷电通道周围空间建立起一个强大的脉冲磁场，使导线上产生很高的感应电压，由于先导通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应电压，称为感应过电压的电磁分量。因此，感应3浙江大学硕士学位论文过电压包括静电和电磁两个分量。1．2．2感应过电压的特点(1)感应过电压的极性与雷电的极性正好相反。‘2)感应过电压同时存在于三相导线，相间不存在电位差，故一般只能引起相对地闪络，通常不会产生相间闪络。(3)感应过电压的幅值不高，一般不会超过500kV，因此，它对1lOkV及以上电压等级线路的绝缘不

5、会构成威胁，仅在35kV及以下的线路中可能会产生一些闪络事故。1．2．3感应过电压的计算(1)当雷击点离开线路的距离S大于65m时此时雷往往会击中附近地面和周围其它物体，而不会击中线路。根据线路是否架设避雷线，可以分以下两种情况分别计算线路上的感应过电压【x,21。①导线上方无避雷线导线上的感应过电压最大值Ugd(kV)为％瑙警(1-1)式中S一雷击点与线路的垂直距离，m；加一导线悬挂的平均高度，m：I一雷电流幅值，kA。②导线上方挂有避雷线导线上的感应雷过电压最大值U’gd(kV)为％。％(1一七。争‘l㈣式中七。一为避雷线与导线间的几何耦合系

6、数；胁一导线悬挂的平均高度；加一避雷线悬挂的平均高度。(2)雷击线路杆塔时式(2—1)和(2-2)只适用于S>65m的情况，更近的落雷，通常因线路的引4浙江大学硕士学位论文雷作用而直接击于线路。当雷击杆塔或杆塔附近的避雷线(针)时，导线上感应过电压应该采用下面公式进行计算。①无避雷线的线路U∥-ah,式中a一感应过电压系数，kV／m，度，‰一去。②有避雷线的线路(1-3)其数值等于以kA／1．tS计的雷电流平均陡％叫％∽。争1．3架空配电线路防雷(卜4)1．3．1防止雷直击线路配电线路绝缘水平低，即便装避雷线也很容易反击，防止直击雷的作用不大。所

7、以，一般线路都不装避雷线。对个别或局部易受雷击地段和杆塔，可采用独立避雷针或消雷器保护，或将架空线路改为电缆线路。1．3。2减小雷击后冲击闪络的概率加强线路绝缘是减小冲击闪络、提高耐雷水平的有效措施[a．71。在50年代，我国较多地区配电线路使用木杆和铁横担，后来为了节约木材，配电线路全面采用混凝土杆和铁横担，但绝缘子的绝缘等级没有相应地提高，配电线路的耐雷水平明显下降。若混凝土杆用瓷横担，其冲击绝缘水平可与木横担线路媲美，但机械强度稍差，导线型号大于A-70及档距大于lOOm时不宜采用。瓷横担宜用于以农业供电为主的线路，在个别乡镇和林区，因地制

8、宜，也可用木横担提高线路冲击绝缘水平。线路绝缘水平的提高，也将明显地减小感应雷过电压造成线路闪络概率。5浙江大学硕士学位论文1．3．3减