高压架空输电线路引雷对附近10kV架空配电线路雷击跳闸特性的影响

摘 要：文章首先选择试验样本，用来分析高压架空输电线路架设前、后线路范围内的雷电流幅值变化情况和地闪密度。其次解析了输、配电线路两者间的距离和配电线路的受雷宽度的关系。最终得出高压架空输电线路是如何影响到最近10kV架空配电线路雷击跳闸的。研究表明：输电范围内高幅值雷电流概率和地闪密度增大会引起附近10kV架空配电线路跳闸率增大；而且想要高空配电线路遇到直击雷的机率见小，就必须要把输、配电线路之间的距离缩小。

关键词：10kV架空配电线路；高压架空输电线路；雷电流幅值分布

引言

10kV架空配电线路很容易受到雷击的影响主要原因是网架结构复杂以及绝缘水平低。由于在人口密集的地区，在建造电网的时候为了减少线路走廊占用的面积，常常把输、配电线路来回交错、他们之间的距离也比较小，架空配电线路旁边常见架空输电线路。其实10kV架空配电线路自身的引雷效果比较弱，但是架空输电线路杆塔尺寸大、电压等级高，很容易导致引雷，高空的输电线路可以很直接的影响到最近的高空配电线路糟遇雷击而跳闸。所以，加深对架空输电线路对周边架空配电线路的风险影响（主要是雷击风险）规律的研究，在建立架空配电线路防雷措施时是非常必要的。

1 高压架空输电线路与雷电时空分布之间的关系

1.1 选择统计线路

雷击选择有很多的不确定因素，比如建筑物外形、空气状况和离子背景等。为了避免这些不确定因素导致的试验结果出现偏差，因此试验时要尽量选择能够控制雷击的不确定因素的架空输电线路。本次试验我们选取的线路都是在平原上的线路，这些线路这边没有高的建筑物、遮挡物以及电磁干扰设备。所以，所得出的结果，具有一定的代表性以及参考价值。

1.2 统计模型

雷电先导只有在进入到物体的击距范围里面后，才能向这个物品放电，否则就不会产生落雷点。文章的统计模型为500kV的高压架空输电线路在不同地区地闪密度的分布。统计显示：根据地闪密度的分散情况来分析，架空输电线路很容易可以引起雷击。在分析过程中，可以看到，落雷点会慢慢移动到架空输电线路附近，同时地闪密度也要较高于其他的地方。在达到一定距离时，雷电常常可以击中架空输电线路，这时的地闪密度会减少很多。

1.3 地闪密度

架空输电线路有雷电先导的作用，输电线路周围的电场会形成向上的迎面先导而且产生严重畸变的电场，而畸变电场一旦影响到雷电先导，就会快速的向架空输电线路靠近，导致雷电击中输电线路。所以一定要做好高压线路范围内雷电的地闪频次与附近雷电活动的关系研究。文章简要分析下500kV架空输电线路最近1km线路范围和它平行范围地段的地闪密度。统计结果显示：从地闪密度的变化趋势上看，500kV架空输电线路架设之前，地闪密度的变化要小很多而且相对平稳。然而500kV架空输电线路运行之后，输电线路范围内的地闪密度相对平行范围地段的数值要大些。同时线路范围内地闪密度随着线路电压等级而增长。这就使得架空输电线路的电压等级与它的引雷作用是有密切的联系的。

1.4 雷电流幅值分布

有研究表明，雷电流幅值与输电线路遭到雷击的概率是成正比的，随着前者数值增高，后者的概率也会增大。那就意味着，附近的雷电流幅值的分布会受到输电线路架设的影响。简单的说，就是线路范围里的雷电流幅值概率密度的数值会随着架空输电线路的建设而缩小，雷电流幅值概率密度的分布更加平均而且它的曲线会往高雷电流幅值的方向移动。

2 对架空输配电线路间距离和架空配电线路受雷宽度的相关探讨

文章是对架空配电路与架空输配电线它们的宽度和距离这两者之间的关系，以及架空输电线路对其影响和功能的研究，从而制定引导架空配电线路以防被雷击而跳闸的政策。

2.1 规程法

避雷线是如何能够保护架空线路不被雷击中呢？雷电先导向下延伸到一定高度时，雷云电荷性质相反的电荷个别地方被高于架空线路的避雷线限制，下行开始进展倾向被特殊电场的分散所感染，促进雷云单单向避雷线放电。电力行业的标准是这样规定的：避雷线具备相应的局限性的保护，可以在保护的界限内用架空线路免受雷击。而且架空输电线路具有很强的引雷特性。当达到一定数值时，架空输电线路会被架空配电线路整体屏蔽掉，这时的架空配电线路直接导致直击雷的暴露弧长为0，完全受到架空输电线路的保护，在理论上可能是可行的，但是实际上有可能存在直击雷的风险。

2.2 电气几何模型

在某一固定雷电流幅值下，两基杆塔间水平距离低于临界水平距离时，此时导线暴露弧相互交错，架空输电线路避雷线会保护架空配电线路，这样直击雷风险降低。在临界的水平距离和架空输、配电线路之间的水平距离相同的时候，那么就会引起雷电的流幅值增大，当架空输电线路的避雷线与架空配电线路的导线它们的暴露弧互相交错的时候，这个时候开始架空输电线路避雷线就会起到保护架空配电线路导线的作用。由于电气的几何模型主要计算的是雷电流幅值在不同时期相对应的输、配电线路两者之间的临界水平距离，可以这样认为：架空输电线路对架空配电线路开始屏蔽时的临界水平距离会随着雷电流幅值的增长而变高；此时，架空输、配电线路它们中间水平距离的高低情况，将能够影响到架空配电线路中的被保护的宽度的高低，前者越低，后都越高。

2.3 先导发展模型

引起雷云向地面释放电荷的原委是雷电是一种由上、下行开始对接而形成放电的通道。以上就是先导发展所认为的，雷云下行先导向下进展到一定程度时，地面屹立物体较早的产生感应电荷，感应电荷反常空间电场，与此同时产生上行先导。上、下行先导互相吸收，最后交接后形成放电通道，地面就会被雷云释放一些电荷[2]。

因为开始发展模型计算的输、配电线路间不一样的水平距离l对应的架空配电线路受雷的宽度DC。总结出这样的推论：当I≤20kA、l=45m>l1+l2时，架空输电线路的屏蔽不了对架空配电线路的维护，架空配电线路导线受雷宽度跟着雷电流的变化而变化；当I=30kA、l=30kA=45m

3 结束语

文章运用规程法、电气几何模型、先导发展模型三种方法，解析了输、配电线路之间距离与架空配电线路直击雷受雷宽度的关系。探讨的结果是：高压架空输电线路引起周围10kV架空配电线路跳闸频率变大的原因是输配电线路之间的距离越大，那么输电走廊内地闪密度和高幅值雷电流越小，使架空配电线路遭遇到直击雷的风险就会越大。因此，在风险可以降到最低的时候，我们要在科学理论的指导下避免风险的产生。

参考文献

[1]史春彦.浅析避雷线的保护范围计算[J].科技信息，2010（31）.

[2]贺恒鑫.工作电压的直流输电线路雷电饶击特性计算模型研究[D].武汉：华中科技大学，2009.