10kV配电线路防雷保护间隙的设计

摘要：配电网系统作为电力系统的重要组成部分，承担着直接向用户供电的任务，是连接电网和用户的纽带，其安全运行非常重要。10kV 配电线路由于绝缘水平低、缺少防雷措施的特点，易因雷击而造成导线烧断、线路跳闸停电等事故。因此，10kV配电线路的防雷保护是保证配电网安全运行、提高供电可靠性的重要措施。文中探讨了安装氧化锌避雷器时保护间隙的确定。

关键词：10kV 配电线路 防雷保护 间隙设计

中图分类号：S611 文献标识码： A

前言

由于 10kV配电线的绝缘水平低，当线路由于雷电活动和雷电过电压线路绝缘子闪络时产生的，可以很容易地导致此类事故，在配电线路的设计上，以节省线路走廊和使用塔多回路技术为主，这四个塔竖立建立了循环备份，虽然在这种情况下，节约线路走廊，减少了线的投资，但由于塔多回路和行与行之间的电气距离远远不够的，因此，一回线遭受雷击后线路绝缘子地面损坏故障，如果流量后继续发生故障的次数也比较大，连续陆空电弧会出现与免费的热和光自由的两极，小环之间的距离，然后自由弧将蔓延到其他线路，造成接地故障的发生相同的极点，将导致更严重的回线故障的同时，极大地影响了可靠性可用于电源配电线路，在上述线路中，加强绝缘的方法，可采取更换绝缘电线裸电线，绝缘膜，增加绝缘导体和绝缘体之间的间隙，更换绝缘子模型等方法，以提高线路绝缘水平。

一、雷电冲击过电压下的绝缘配合

对空气间隙施加冲击电压，使电压随着时间迅速由零上升到峰值后，又逐渐哀减。研究表明，空气间隙完成击穿过程所需的时间与电压形式和间隙的结构都有关，但在任何情况下，这个时间都反映出有它的偶然性，这一现象决定了空气间隙击穿的统计性。在多次施加电压时，击穿时而发生，存在一个击穿的概率 P。随着电压峰值的继续升高，多次施加电压时，间隙的击穿百分比越来越高。最后，当电压峰值超过某一值后，间隙在每次施加电压时都将发生击穿。事实上，这个值在实验中是很难准确求得的，但已有的试验数据表明，在雷电冲击击穿电压下，空气间隙击穿电压或绝缘子串的闪络电压的概率大体上遵从正态分布，可用式（ 1）来表示

式（ 1） 中 u50为击穿概率为 50% 时的峰值电压，δ 是标准偏差。在极不均匀电场中，由于放电时延较长，雷电冲击击穿电压的分散性也大，其标准偏差可取为 3%。函数 P（ u） 不存在为 0 和 1 的数值，因此相当于 P =0 的耐受电压 u0和 p = 1 的保证击穿电压 u100取 u0= u50（ 1 -δ） ，u100= u50（ 1 + 3δ） 。查表可知，当 u0= 0.9u50，u100= 1.09u50时，其耐受概率和间隙保证击穿的概率均为 99.85%，因此以 u0和u100来进行绝缘配合，安全性是足够高的。

二、操作过电压下的绝缘配合

由此可知，10kV系统的最大操作过电压为40kV，因此保护间隙的操作冲击 50% 放电电压应该大于 47.04kV，可能满足设计要求。因为极不均匀电场中操作冲击击穿电压同样有极性效应，正极性下的操作冲击 50% 击穿电压要比负极性下小的多，所以进行绝缘配合的保护间隙的操作冲击击穿电压取为正极性下的值。按照 u50= 47.04kV，查正极性下标准操作冲击波 50% 放电电压和间隙距离的关系曲线，可以得到满足绝缘配合要求的保护间隙的绝缘配合距离为 18 mm。

三、基于 ANSYS 的防雷保护间隙与绝缘子配合仿真

结束语

以上所设计的防雷保护间隙在 10kV线路遭受雷击时输导雷电流和工频续流，不使放电电弧沿绝缘子串形成，保护了绝缘子不受烧伤和击穿，防止了线路掉线停电事故的发生，保证了线路在雷电过电压下的安全运行。以上的雷电冲击 50% 闪络电压仿真结果，验证了所设计的防雷保护间隙的有效性和可靠性，因此该防雷保护间隙具有实用价值。