伍宗科
广东电网有限责任公司湛江供电局 广东省雷州市 524200
摘要：针对10KV配电网进行雷击防护综合措施进行研宄，有效提高配电线路供电可靠性，降低经济损失是目前亟待解决的问题。本文选取雷击故障中占有重要比重的感应雷过电压作为研宄对象，在充分了解我国配电系统架空线路各类数据的基础上，提出感应雷击配电线路的电磁暂态仿真模型。针对目前最受关注的几种雷击防护措施，首先对无防护措施的配电系统架空线路的感应雷击耐雷水平进行仿真计算，在此基础上，搭建架设避雷线、安装避雷器这两类措施的感应雷击配电系统架空线路仿真模型，并分别仿真计算出耐雷水平：其次，根据耐雷水平，计算出感应雷击配电系统的闪络率、建弧率、跳闸率等雷击故障率，对各类雷击防护措施的防护性能进行评价；然后，分析我国10KV配电系统的各类典型结构，将雷击防护措施的防护性能与配电系统的供电可靠性指标相结合；最后基于给定的可靠性指标，结合技术经济约束条件，利用整数线性规划方法，提出基于可靠性目标的配电网雷击防护系统最优设计方案[5]。
关键词：中图分类号：ＴＭ８６３ 文献标识码：A
引言
穿刺电极外串联间隙金属氧化物避雷器作为一种常见的10kV配电线路防雷产品，可以与线路中的各种绝缘子配合使用，保护配电网线路免受雷击损害，目前在全国各地的电力系统中得到了广范的应用。配电线路由于电压等级相对较低，很少考虑电场畸变问题，但穿刺电极避雷器的安装对原有线路的电位及电场情况影响如何，是否会造成局部电场的增大，对于穿刺电极避雷器的实际应用具有一定的指导意义;同时穿刺电极避雷器在实际安装使用时，需调整间隙距离到合适的位置才能达到其应有的防雷保护效果，若间隙距离选取不当，不仅会造成避雷器防雷失效甚至额外增加线路故障事故。如何正确选择穿刺电极避雷器的间隙距离，更加有效的实现对线路的雷击防护，对保证配电系统的安全稳定性至关重要。
1 研究现状
长期以来，为了减少10KV配电线路因雷击产生的事故，保证线路的正常工作运行。大量的学者对众多的防雷措施进行了研究和验证。一个行之有效的措施就是加强线路的绝缘水平，减少因雷电产生的绝缘子闪络从而降低雷击故障率，该方法可以明显提高线路的耐雷水平。在我国建国早期，木杆和木材横担被广泛使用在配电线路上，随着社会的发展以及对环境保护要求的提升，木杆逐渐被混凝土杆代替，同时铁横担取代了木横担。根据我国规程要求，钢筋混凝土杆一般与瓷横担配套使用，当使用铁横担时绝缘子的绝缘水平要高一级。般而言，除了适当加强绝缘外，降低杆塔的接地电阻也是可以在一定程度上提高系统的防雷性能的，但是某些地方的杆塔接地电阻是比较难以降低的，此时架设避雷线是简单有效的处理办法。加装避雷线可以使杆塔的分馏系数降低，避雷线与导线间的耦合系数增大，绝缘子上承受的过电压幅值降低使其不发生闪络。科学家提出了关于避雷线的防雷理论，理论研究表明该方法可以限制线路上的感应雷过电压。之后越来越多的学者对避雷线展开研宄，一些学者认为避雷线的主要作用体现在防止直击雷上。原因在于部分学者认为对髙压配电线路危害最大的是直击雷而并非感应雷。因此在之后相当长的时间内避雷线是配电线路防止直击雷的重要装置，而对于低压配电线路来说，即使线路设有避雷线其防雷性能也没有较大提升。在雷电易击区域，如在雷电活动频繁、线路大跨越以及人口众多区域，架设避雷线可防止雷电直接作用于导线或绝缘子串上，提升线路的防雷性能但是随着电力系统的发展，针对于配电系统的防雷理论逐渐完善和丰富，一些学者发现对于电线路来说，感应雷过电压在避雷线的屏蔽以及耦合作用下明显降低。
２ 安装避雷器的实际案例
加装避雷线的选点原则在架空线上安装避雷线必须同时满足以下条件。线路处于强雷区。
郊区或农村的易击段线路。易击段指位于山坳口、迎风坡、河流湖泊、水田等空旷区域的配电线路，或配电线路１００ｍ范围内有输电线路（交叉跨越或平行），无线通信铁塔、避雷针或孤立高突物。线路位于沿海６０ｋｍ范围以外。近３年因雷击造成重复故障超过５次的线路。装设架空地线的线路，绝缘子５０％雷电冲击放电电压一般不宜低于２００ｋＶ。安装有架空地线的水泥杆应分别对每个基础接地，并确保接地电阻满足规程要求。接地保护角及导体与地线间的垂直距离等应符合相关规定的要求。此外，装设架空地线的线路宜适当提高绝缘设计标准、适当降低杆塔接地电阻，确保架空地线取得良好的防雷效果[4]。
3 安装避雷器数量影响
根据对当下研究现状的分析，本文通过一个整数规划模型讨论了配电系统雷击防护系统的设计问题，利用该数学模型提出在固有的成本下以及非固有成本下的解决方案，旨在最优化系统的供电可靠性。掌握配电线路工程数据，以在配电系统中具有较高代表性的１０ｋＶ配电线路作为研宄对象，研宄线路上的感应雷击过电压，对感应雷过电压引起的线路故障率进行计算。介绍国内外配电网可靠性管理现状以及供电可靠性评估指标的计算与选择。利用电磁暂态仿真软件建立感应雷击１０ｋＶ配电系统线路的仿真模型，分析架设避雷线的防雷性能，并对不同安装密度下避雷器的保护范围进行理论分析和仿真计算，为配电线路防雷措施的选择提供理论基础。基于仿真结果，提出组合防雷措施，即在某一线路中，通过使用两种保护方式，以期待进一步提高线路的防雷性能，并将单一防雷方式与组合防雷措施进行整合分析。根据选定的配电网供电可靠性指标，对提出的各类防雷措施进行技术经济性分析及防雷性能综合对比分析。针对某辐射状的配电系统，运用应用程序开发工具箱，建立具有针对性的且适用于配电线路的系统性综合防雷平台[3]。
结论
按照穿刺电极外串联间隙避雷器U50%放电电压低于配合绝缘子U50%放电电压20%～30%的绝缘配合要求试验时，由于不同绝缘子的U50%放电电压并不相同，达到相近的绝缘子占比时，不同绝缘子对应的间隙距离并不相同，针对不同的绝缘子，间隙距离范围也不相同。当有足够的试验条件进行试验验证设备的U50%放电电压时，建议可针对使用的绝缘子分别进行试验，确定合理的具有针对性的间隙距离;若无相应的试验条件，可按照DL/T815－2012标准规范的要求，选择间隙距离在50mm～80mm，作为穿刺电极外串联间隙金属氧化物避雷器的间隙距离值。穿刺电极避雷器的安装对原线路的电位及电场影响较小，绝缘子周围的电位及电场基本无变化，穿刺电极处会出现局部场强的增大，最大值为122．6V/mm，并不影响原有线路的正常运行[2]。
结束语
文中基于10KV配电避雷器全电流监测研究了的系统过电压告警方案。首先提出该方案的实施技术框架，进一步根据框架需要，研究不同雷电、操作冲击电流下的节点电压，建立氧化锌避雷器的全电流—电压关系库，提出了一种基于拟合曲线取点法与灰色关联相结合的电压计算方法。根据文中研究分析，当采集电流参数与关系库样本关联度达91%以上时，则采用关系库数据计算，当关联度低于91%时，则采用拟合公式计算。文中研究结果实现了基于全电流监测的过电压预警，其结果可延伸应用于更高电压等级输电线路[1]。
参考文献：
[1]陈择栖,祝宇翔,于壮状,吴新.降低10KV配电线路避雷器雷击损坏概率对策研究[J].电瓷避雷器,2020(04):150-155.
[2]彭凯,马鑫,吴继岩,妥平,邹知斌.降低10KV配电线路雷击相间闪络概率对策研究[J].电瓷避雷器,2020(04):173-177.
[3]张明龙,钱健,王健,郑凌娟,高源.基于10KV配电避雷器全电流监测的系统过电压告警研究[J].高压电器,2020,56(08):256-260+267.
[4]康善斌,许凌霄,康刚.10kV架空10KV配电线路加装避雷线的研究与应用[J].电工技术,2020(15):134-136.
[5]刘素芳,亓兆全,陈康.穿刺电极式避雷器在10kV配电线路中的应用研究[J].电瓷避雷器,2020(03):140-145.