避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压影响的分析曹会彬

避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压影响的分析曹会彬

曹会彬张华张新忠

国网山东省电力公司肥城市供电公司271600

摘要：现代经济的发展离不开电力的巨大支撑，随着我国经济发展规模的持续扩大，部分行业必须有高能耗、大负荷的电力才能够支撑其有效运转，加之此类用户绝对数量的增多，这对高压架空配电线路的耐雷电提出了更高的要求、带来了不小的挑战，尤其是配电线路的可靠性与稳定性水平。高压电力系统电压强度对高压架空配电线路雷电感应电压起着决定性作用，在高压架空配电线路中雷电感应通常会引发的短暂雷电过电压，通常由雷击作用产生，面对这种情况可以通过架设避雷线的方式来降低雷击对高压架空配电线路的影响，有效提高其耐雷电水平；本文主要通过对避雷线的相对位置、距离、接地电阻等因素的分析来探讨避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压的具体影响。

关键词：耐雷电水平；高压架空配电线路；电压保护

前言：

高压架空配电线路系统电压强度对高压架空配电线路雷电感应电压起着决定性作用，如何通过行之有效的方式提高高压架空配电线路的耐雷电水平、有效降低雷击对其的负面影响，成为一个亟待面对的重大课题，在较长一段时期内，我国高压配电线路均未实现全线架设避雷线，这种处理方式虽然有助于节约经济成本，但也由此给线路带来了极大的安全隐患，高压线路的可靠性及安全性程度大打折扣；因此必须正视雷击对高压架空配电线路的危害，全面认识影响高压架空配电线路雷电感应的因素，采取有效措施加以应对。

一、当前避雷线实际应用过程中的问题及不足之处

1、避雷线实际应用过程中存在的问题

避雷线实际应用过程中的问题主要表现在高压架空配电线路缺乏全线架设避雷线的技术积累与大规模应用的实践经验；由于历史原因，较长一段历史时期内我国经济发展需求水平较低、高压架空配电线路中避雷线技术受限、主观认识不足等因素影响，避雷线在高压架空配电线路中应用较少，即使有也只是部分线路路段，高压架空配电线路全程架设避雷线的情况几乎没有，这为当前有效应对雷电感应电压对线路的危害埋下了隐患。

2、避雷线实际应用过程中存在的不足之处

在当前的实践过程中通常多数采用避雷线或者其他降低接地电阻的方式来达到降低高压架空配电线路雷电感应电压影响的目的，而没有综合考虑对接地电阻、雷击位置与高压线路的距离及高压线路间距、避雷线相对高度等因素，同时避雷线对高压架空配电线路保护效果的考核通常以雷电感应电压的幅值来衡量，这种考核与评价方式存在诸多不合理之处、也不够全面，应该辅之以接地电阻、雷击位置与高压线路的距离及高压线路间距、避雷线相对高度等因素的参照使对其考核标准更加全面与科学；使得避雷线在高压架空配电线路的防雷击过程中更好的实现对高压架空配电线路的保护。

二、高压架空配电线路中避雷线应用的理论研究

1、避雷线自身规格及应用参数

全线架设避雷线是有效减弱其对高压架空配电线路雷电感应电压影响的重要方式，而避雷针也主要运用于长距离的高压架空配电线路的防雷击保护；关于避雷线自身规格及应用参数需要注意一下几点：一是架设避雷线应采用横截面积不小于35平方毫米的镀锌钢绞线，以有效增强避雷线适应性以及延长其使用寿命；二是在接闪器的应用过程中除要利用混凝土构件内钢筋之外，接闪器本身也要热镀锌并在闪接器外部进行涂漆；三是在高压架空配电线路的变电所进出线路段上必须架设避雷线，对其转角杆塔以及转角外侧跳线也要进行横向屏蔽针的安装，以最大限度的发挥避雷线对高压架空配电线路的保护作用，有效降低雷电感应电压对其的影响。

2、建立仿真模型或缩比模型的理论分析

通过上文对当前避雷线实际应用过程中的问题于不足之处的分析，本文认为应结合当前实践情况，应该将避雷线与高压架空配电线路相导体之间产生的电压值与未架设避雷线的线路雷电感应电压进行横向对比，将两者间的比值作为避雷线对高压架空配电线路保护作用的判定标准；继而通过对高压架空配电线路雷电感应电压建立仿真模型或者缩比模型的方式，通过专业技术测试将避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压的影响因素进行全面对比分析，以更加客观的、可量化的观察各个因素对雷电感应电压的影响程度，为通过架设避雷线实现对高压架空配电线路的保护提供更为坚实的理论依据。

3、仿真模型或缩比模型的理论应用

根据上述理论模型的分析，在对其应用的过程中由于雷击地面时其自然接地点产生的电阻较大，一般情况下雷电流幅值通常不会大于100KA，此时的雷电感应电压通常不回大于400KA，同时加上高压架空配电线路上方避雷线的作用，配电线路上的感应电荷会大幅减弱，从而使得线路上的感应电压下降。

同时也要注重避雷线与高压架空配电线路间耦合系数的影响，因为实际上高压配电线路上架设的避雷线是接地的，理论上其电压值为零或无限趋近于零，也就相当于在避雷线上叠加了一个电位为负值的电压，因此由于避雷线与高压架空配电线路间耦合系数的存在，雷电感应电压的存在是必然的，与避雷线和高压线路的距离及相对位置并无必然联系，也可以通过ERM模型的应用来确定高压架空配电线路雷电感应电压值。

三、避雷线对线路雷电感应电压影响的因素分析

前文提到，在考核避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压的影响时，要综合考虑对接地电阻、雷击位置与高压线路的距离及高压线路间距、避雷线相对高度等因素，这些因素均会对雷电感应电压幅值产生较大的影响。

1、接地电阻对其的影响

接地电阻对雷电感应电压的影响是其最主要的因素之一，理论上来讲，虽然通常在对雷电感应电压的计算过程中，将大地是一个良导体作为假定条件之一，但是为了得出关于避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压幅值影响的客观数据，在仿真模型的应用过程中接地电阻值也是允许有一定程度上的变化的；既使土壤电阻率相同，避雷线所产生的接地电阻也不一定都是相等的，因为其还极大地受到避雷线接地方式不同的影响，不同的接地方式会导致不同接地电阻值的产生。同时也要认识到，接地电阻对雷电感应电压的影响往往会随着相邻或者临近接地点间距离的增加、雷电位置和距离其最近接地点间距的增加而减少，两者间呈反比例关系，而土壤电阻率恰恰与之相反，但通常也会受到雷击位置和观察点间距离的影响。

2、避雷线相对高度对其的影响

众所周知，避雷线的架设，对高压架空配电线路雷电感应电压有着较大的抑制作用，这一抑制作用大小的衡量可以通过避雷线的材料相对高度来进行比较，具体通过对避雷线与高压架空配电线路之间产生的电压值与未架设避雷线的高压架空配电线路所产生的电压值的比值来表示：这一比值越大、其抑制作用就越小，反之则抑制作用就越大；因此，在对高压架空配电线路进行避雷线的架设过程中，应充分考虑避雷线相对高度对雷电感应电压的影响，力求将避雷线于高压架空配电线路间的相对高度控制在合理区间，以期实现其耐雷电水平的最大化呈现、最大限度的提高高压架空配电线路的可靠性与稳定性水平。

四、结语

高压架空配电线路系统电压强度对高压架空配电线路雷电感应电压起着决定性作用，我国当前经济发展已离不开电力的巨大支撑，本文通过对避雷线的相对位置、距离、接地电阻等因素的分析来对避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压的影响进行探讨，认为可以通过对高压架空配电线路雷电感应电压建立仿真模型或者缩比模型的方式，修正避雷线自身规格以及应用参数，通过专业技术测试将避雷线对高压架空配电线路雷电感应电压的影响因素进行全面对比分析，以更加客观的、可量化的观察各个因素对雷电感应电压的影响程度。

参考文献：

[1]杜林.架空输电线路雷电绕击与反击的识别[J].高压电技术，2014(9).

[2]刘刚.10kV架空配电线路避雷线架设高度的探讨[J].电瓷避雷器，2012(8).