10kV配网输电线路雷击跳闸原因分析

10kV配网输电线路雷击跳闸原因分析

文凯1，付伟平2，

摘要：针对10kV配网输电线路结构和环境特点，结合雷电流幅值分布概率，分析了配网线路雷击跳闸率高的原因。通过分析配网线路常规防雷措施的优缺点，归纳出配网线路防雷重点，提出了配网防雷新思路。

关键词：配网线路；雷击；跳闸率；防雷措施

The cause analysis of 10kV distribution network transmission line

lightning tripping

XXX1, WANG Xian2, CAO Shu-hao2

（1.XXXX Company, CITY 610000, PROVINCE, Country;

2.Chengdu Star-river Technological industrial Co., Ltd, Chengdu 610041, China.）

Abstract:For the 10kV distribution network transmission line structure and environmental characteristics, combined with the lightning current amplitude distribution probability, analyzes the reason of distribution network line high lightning trip-out rate. By analyzing the distribution network line and the advantages and disadvantages of the conventional lightning-proof measures, the key of distribution network lightning-proof is summarized, distribution network lightning-proof new ideas are put forward.

Key words:distribution network;lightning strike;trip rate;lightning-proof measure

一、前言

随着国家经济发展不断加快，城市化和城乡一体化进程不断加快，配网供电量每年都保持着较高的增长，对配网可靠性的要求越来越高。配电线路是电力输送的终端，是电力系统的重要组成部分。配电线路设备质量参差不齐，受气候、地理环境影响较大，又直接面对用户端，供用电情况复杂。

配电网纵横交错，绵延万里，呈网状分布，很容易遭受雷击，引起停电事故，给国民经济和人们生活带来严重的损失。统计资料表明，雷害是造成高压输电线路停电事故的主要原因。为了确保电力系统安全运行，采取防雷保护措施，做好配电网的防雷工作是相当必要的。

二、配网雷击分析与防雷现状

2.1 雷电的形成

对地放电的雷云绝大多数带负电荷，根据放电雷云的极性来定义，此时雷电流的极性也为负电荷。雷云中的负电荷逐渐积聚，同时在附近地面上感应出正电荷。当雷云与大地之间局部电场强度超过大气游离临界场强时，就开始有局部放

电通道自雷云边缘向大地发展。这一放电阶段称为先导放电。先导通道发展临近地面时，由于局部空间电场强度的增加，常在地面突起处出现正电荷的先导放电向天空发展，称为迎面先导。

当先导通道到达地面或者与迎面先导相遇以后，就在通道端部因大气强烈游离而产生高密度的等离子区，此区域自下而上迅速传播，形成一条高导电率的等离子通道，使先导通道以及雷云中的负电荷与大地的正电荷迅速中和，这就是主放电过程[1]。

2.2 雷电流幅值概率分布

世界上大多数国家对雷电流幅值概率分布采用美国IEEE推荐曲线，即雷电流幅值在7-40kA范围内地闪概率为63.9%，而我国则借鉴原苏联相关行业规程推荐曲线，即雷电流幅值在7-40kA范围内地闪概率为76%[2]。

虽然雷电流幅值概率结果有一定的差别，但是无论采用IEEE推荐曲线还是我国规程推荐曲线，雷电流幅值在7-40kA的地闪必然是雷电防护的主要对象。

2.3 配网雷击跳闸率高分析

根据相关国标和行业标准设计的配网输电线路绝缘水平很低，只能满足常规的安全输电，而对于雷电流这样的大电流过电压几乎没有防御能力。通常情况，5-7kA的雷电流即可造成输电线路跳闸，因此雷电流幅值在40kA以下的大概率分布是造成配网雷击跳闸率高的直接原因。

输电线路雷击跳闸是因为雷电击中输电线路后，基于输电线路或杆塔的等效阻抗产生的过电压而保护电力设备的断路动作。根据相关研究输电线路的等效阻抗远远大于杆塔的等效阻抗，因此雷电绕击对于输电线路的过电压危害也远远大于直击雷的危害。而配网输电线路通常没有铺设避雷线，小电流地闪先导发展随机性较强，击中输电线路的概率较大，因此在配网低绝缘水平下击中导线的雷电流能轻松造成线路跳闸。

另外可人为控制的造成雷击过电压高的因素是接地电阻。雷电流无论从何处击中输电线路都要通过线路的接地而泄放到大地，因此接地电阻的大小也是决定雷击跳闸率高地的主要因素之一。

综上所述，影响配网雷击跳闸率高的原因主要有三点：

1）由于成本和施工量的原因，没有防雷击输电线的措施；

2）国标和行标的限制，配网输电线路绝缘水平低；

3）配网线路全线接地电阻的大小。

三、10kV配网防雷措施分析

目前常规的配网防雷措施都是从主网防雷措施中移植而来，其中各方面的措施给配网防雷水平带来了一定的提升，特别是在良好措施下的配网线路能够有效防住5-7kA小电流地闪。但是基于配网与主网不能等同对待，各防雷设备的差异等原因，防雷措施的移植效果一般。

3.1 接地电阻改造

配网线路接地电阻改造通常有两种方法：

1）水平接地体。这种方法的弊端是很容易腐蚀，使用寿命不长。

2）用降阻剂进行降阻。这种方法也是目前对配网线路接地电阻改造效果比