朱文强，陈 婷

（福建水利电力职业技术学院，福建永安 366000）

引言

随着我国电网规模不断扩大，雷击对输电线路造成的不利影响越来越大[1]。相关数据表明，因雷击引起的输电线路跳闸事故占全部原因的三分之二左右[2]。为了有针对性地提高输电线路防雷水平，解决输电线路防雷的关键技术，有必要加强对多电压等级的输电线路遭受雷击故障原因的研究。以35 kV输电线路为主要研究对象，建立其输电线路雷击仿真模型，分别从避雷线、档距、接地电阻和避雷器等因素进行深入研究，分析多电压等级输电线路遭受雷击的影响。

1 直击雷过电压的形成

大气过电压，也称作外部过电压，指雷云放电导致的电气设备过电压[3]。架空输电线路上的雷电过电压可根据形成原因分为直击雷过电压和感应雷过电压两种[4]。直击雷的电流幅值相对高，电流的波形也比较陡，可对各电压等级的输电线路和设备造成严重破坏。根据雷击位置可以将直击雷分为：（1）雷击导线：雷电流的幅值非常高，最高可以达到数百千安，配电线路的绝缘水平远无法满足，若雷击配电线路则必然会导致绝缘子的闪络，甚至存在设备爆炸的风险[5]；（2）雷击杆塔：没有采取降阻措施的输电杆塔，因为其接地电阻高，所以当雷击中杆塔时，杆塔的过电压幅值会非常高，容易形成对线路的反击[6]。

感应雷过电压是由于雷击输电线路附近的大地或其他物体造成的，雷电放电过程中主放电通道周围的电磁环境产生剧烈变化。感应雷过电压的幅值相对于直击雷要小，波形也相对平缓，波头时间处于数微秒到数十微秒之间。

2 输电线路直击雷过电压仿真计算

2.1 35 kV输电线路雷击杆25塔仿真结果与分析

计算输电杆塔在不同阻值的冲击接地极时，是否装设避雷线对线路耐雷水平的影响，仿真结果如图1所示[7]。从图1可以发现，杆塔接地电阻与输电线路的耐雷水平呈线性负相关，杆塔的接地电阻越大，输电线路的耐雷水平越低。通过对比加装避雷线和不加装避雷线的系统，接地电阻相同的条件下，加装避雷线的输电线路耐雷水平相对较高。且接地电阻越大，加装避雷线对线路耐雷水平的提高越明显。

图1 杆塔接地电阻的影响

当其他条件一定时，改变档距分析输电线路耐雷水平的变化，其结果如图2所示。由图2可知，当输电线路的其他参数相同时，档距对输电线路耐雷水平的影响明显。在100 m的范围内，档距的变化对线路耐雷水平影响很大，档距在此范围逐渐变大，线路耐雷水平会发生急剧性的降低。而档距在超过100 m的范围内变化时，线路耐雷水平会因档距的增大而降低，但降低的幅度会逐渐变缓。档距的变化超过200 m后，线路的耐雷水平趋于稳定，几乎保持不变。

图2 杆塔档距的影响

2.2 35 kV输电线路装设线路型避雷器后直击雷过电压计算

保持输电线路的其他参数一致，仿真分析避雷器在不同安装方式下对线路的影响，其结果如图3所示。由图3可知，在其他参数一致时，避雷器的安装方式对输电线路耐雷水平会造成一定的影响。另外，在同一个杆塔上安装避雷器的个数不同，也会导致线路的耐雷水平发生变化。在输电线路上，三相均安装避雷器对线路耐雷水平的提高明显，单相装设或两相装设，提高不明显。图4为耐雷水平对比，由图4可以发现，安装避雷线和避雷器的输电线路，其耐雷水平整体要比缺少装设高。

图3 避雷器不同安装方式对线路的影响

图4 耐雷水平对比

3 结论

雷击对多电压等级输电线路的危害巨大，通过建立35 kV的输电线路雷击模型，分析了包括装设避雷线和避雷器、档距以及接地电阻大小等因素对线路耐雷水平的影响，仿真结果对输电线路防雷设计具有一定的参考价值。