引言

 

10kV配电线路是电力工程的关键组成部分。配电线路的系统结构是否完善，与电力工程的设计和运行有关。目前，电力工程的规模趋于扩大，电力工程配电线路的结构也趋于复杂和精确。

 

110kV配电线路的雷击影响

 

10kV配电线路大多暴露在自然环境中，容易受到雷电的影响。10kV配电线路被雷击后，会形成强烈的过电压，进而影响10kV配电线路。10kV配电线路的雷击类型主要有两种，一种是直击雷。雷电放电时，直接击中10kV配电线路杆塔，然后在杆塔侧形成强烈的瞬时电塔升降现象，导致线路绝缘击穿，最终形成跳闸故障。二是感应雷，是指雷击中10kV配电线路杆塔附近地面，然后新城瞬时升高的感应电压，进而击穿线路绝缘，最终导致跳闸故障。无论是直击雷还是感应雷，都会对10kV配电线路的安全运行造成巨大威胁。因此，做好10kV配电线路的防雷工作非常重要。

 

2影响10kV配电线路安全运行的因素

 

2.1自然气候因素

 

10kV配电线路的结构由内芯和外绝缘皮组成，对内芯起到绝缘和保护作用。它长期在裸露的空气中输送电力，所以恶劣的气候环境会对它产生影响。夏季雷电天气，雷电出现在10kV配电线路周围，很可能直接击中10kV配电线路，导致10kV配电线路直接断开。此外，当雷电发生在10kV配电线路周围时，雷电会影响10kV配电线路内部的电场变化，导致10kV配电线路的电压电流波动，影响电力输送的稳定性。还有大风天气对10kV配电线路的影响。风会使10kV配电线路塔倾斜甚至倾倒，导致10kV配电线路断裂，影响电力的正常输送。

 

2.2自身因素

 

10kV配电线路本身的因素也是影响电网正常运行的重要因素。通过对常年工作经验的总结，一般来说，10kV配电线路故障的电力设备主要是变压器、避雷器和电磁元件。变压器承受电压升降，工作负荷较大。避雷器由于自身质量问题导致故障，甚至由于质量问题爆炸。10kV配电线路在长期使用过程中会造成疲劳或老化问题，由于部分落后地区电力设备使用时间长，电力设备仍使用旧设备，导致现阶段高压超过设备负荷，容易造成损坏。

 

3.差异化防雷策略及综合评价

 

3.1防雷策略评估模型模型

 

差异化防雷策略评价需要结合各方案的防雷效果（雷击跳闸率）和改造成本数据。后者可以通过市场研究获得，而前者只能通过大量的实际线路建模和仿真获得。因此，首先介绍雷击过电压计算模型和雷击特性联合仿真计算模型的建模过程，最后引入防雷策略评价模型。

 

配电线路雷击过电压计算模型。根据戴岭线参数，ATP-EMTP中分别建立了配电线路雷击过电压和雷电感应过电压计算模型。直击雷计算模型中，线路采用JMARTI模型模拟，平均档距为40m，导线型号为LGJ-95。雷电流模型采用Heilder模型。根据我国防雷设计标准，雷电流波形参数设置为2.6/50μs，雷电电流的回击速度为1.5×108m/s，雷电通道波阻抗400Ω。杆塔采用分段波阻抗模型，波阻抗为125Ω。采用压控开关模拟绝缘子；通过构建自定义元件MODEL来计算雷电感应过电压。

 

雷击特性联合仿真计算模型。采用建立的仿真模型进行防雷计算时，需要根据实际可能发生的雷击情况修改模型中相应的节点信息和仿真参数，以测量不同雷击点的雷击特性。面对实际线路中的大量杆塔，上述操作过程将大量重复。因此，本文提出了基于MATLAB和ATP-EMTP联合仿真的计算方法，可以实现10kV配电线路雷击特性的批量计算，减少人工计算所需的工作量，并通过MATLAB中编写的跳闸率计算结果进一步计算线路中每个杆塔的雷击跳闸率。雷击特性联合仿真计算主要分为三个步骤:统计线路运行情况，获取每个杆塔、档距参数和防雷配置信息；在ATP-EMTP中建立完整的雷击特性仿真计算模型，在MATLAB中设置基本参数、节点信息和仿真判据，进行循环求解；输出每个节点的防雷水平计算过程变量和计算结果。

 

3.2防雷策略分析

 

一条线的平均档距为40m，每公里25个基杆塔。分析了两种地形条件下安装避雷器、绝缘子和避雷线的24种防雷策略（包括原线）。避雷器的安装方式有逐基逐杆、间隔一杆、间隔两杆、不安装四种；绝缘子的安装方式由XP-70绝缘子（2片）全线更换、P-15绝缘子，不更换，共3种；避雷线安装方式有全线架设，不架设，共2种。

 

以上防雷策略中，19号为原线，未改造。与两种地形下的跳闸率计算结果相比，山区线路的雷击跳闸率比平原地区高43%；1-6防雷策略改造效果相似，主要是因为全线安装避雷器时，避雷器能有效控制雷击发生时绝缘子两端的电压，从而抑制闪络现象的发生。因此，在逐基逐杆安装避雷器的情况下，改造绝缘子的效果并不明显。在选择方案时，应首先排除2、3、5、6号；

 

在上述防雷策略中，经济性最好的是21号。改造措施是将P-10绝缘子改为2XP-70绝缘子，改造价格为每公里0.25万元。在单位地闪密度条件下，雷击跳闸率为2.64次/100公里·a，近年来某省10kV配电线路平均跳闸率略高于2.24次/100km·a，但在高地闪密度地区如多雷区的情况下，跳闸率将上升至7.34次/100公里·a，远高于某省平均水平，难以保证线路运行的安全可靠性；

 

防雷效果最好的策略是4号。逐基逐杆安装避雷器，配置避雷线，可有效减少雷电感应对线路的损坏，地面闪光密度为1次/(km2·a）雷击跳闸率仅为0.08次/100公里·a，即使在强雷区（地闪密度为15.5次/km2）·a））雷击跳闸率仅为1.28次/100公里·a，仍低于某省平均水平，远低于单独使用避雷器或避雷线的雷击跳闸率，但缺点是该方案经济成本高，每公里改造价1.8万元；

 

最划算的策略在改造效果上有上限，不能保证高地闪密度下线路运行的安全可靠性；改造效果最好的策略经济性差，能有效保护线路，但需要较高的经济投入；中间层次的防雷策略考虑了改造效果和改造成本两个指标，更适合中高风险地区的线路。在进行特定线路的防雷改造时，需要根据实际需要进行选择。

 

结语

 

综上所述，加强10kV配电线路的防雷设计非常重要，必须改进其设计方法，减少雷击事故，确保电力系统的正常安全运行。根据上述改进措施，制定配电线路防雷措施，组织现场实施，将大大提高各地区配电线路的防雷效果，降低线路雷击故障的概率。