[发明专利]一种10kV配电架空线路避雷线架设高度选定方法

说明书

技术领域

本发明涉及配电网线路设计领域，特别涉及一种10kV配电架空线路避雷线架设高度选定方法。 

背景技术

配电网是直接向广大电力用户分配电能的网络，因而配电网的安全和供电可靠性越来越受到重视。10kV架空配电线路是配电网的重要组成部分，其自身绝缘水平低、分布复杂，跳闸故障率居高不下。在配电线路跳闸事故原因中，雷击引起的事故占总事故的70%-80%。配电线路的雷电防护是当前电网供电稳定性工作中的重要组成部分。 

目前国内外配电线路防护措施主要有加强绝缘、降低杆塔接地电阻、架设避雷线、架设氧化锌避雷器、架设放电绝缘子、架设过电压保护器等。当前，10kV配电网大量使用配电用避雷器，以免配电设备在雷电过电压下发生损坏。在运行中，因避雷器质量问题及运行维护不到位而使一些避雷器发生击穿故障。击穿后，10kV线路通过避雷器发生接地，须停电才能处理隔离故障，故在一定程度上降低了供电可靠性。 

由于避雷线在防止雷电直击和提升线路耐雷水平具有显著效果，其在输电线路的防雷措施已经得到了广泛的应用。110kV及以上等级输电线路沿全线架设避雷线，而配电网由于线路分布复杂、杆塔尺寸小等缺点，架设避雷线在10kV配网中较为少见。由于避雷线对导线的耦合作用和屏蔽作用可以明显降低导线上的感应过电压，在部分雷害集中、重要跨越、人口稠密地区架设避雷线是有实际可行性的。 

避雷线的防护机理如下： 

（1）直击雷防护 

在10kv配电网中，对新建或改造线路分段架设避雷线在运行线路上通常是在满足机械应力和电气距离要求的前提下需要在塔顶向上延伸一段塔头，通过金具连接支持。 

适当增大避雷线与导线横担之间的距离可以使上导线出避雷线保护宽度增大并且覆盖上导线。此外，当雷电击于线路杆塔时，地线与导线之间存在耦合， 它们会降低绝缘子串两端电压，使线路耐雷水平提高。 

当雷击输电铁塔时，避雷线分流一部分雷电流，由于避雷线与杆塔相连，其电压等于杆塔连接点处电压，这部分电压通过与导线之间耦合作用叠加在导线上从而降低了绝缘子串两端电压，使线路耐雷水平提高。 

（2）感应雷防护 

当10kV架空配电线路无避雷线时，线路感应过电压的计算公式为： 

U_D=-ah_Dt/τ_f

其中，U_D为导线上的感应过电压，h_D为导线等效对地高度，a为雷电流陡度，t为时间，τ_f为雷电流波前时间。 

当线路架设避雷线时，避雷线上同样会产生一个感应电压Ug，避雷器接地，为了保持避雷线的0电位，避雷线上会长生一个值为-Ug的电压，在-Ug的作用下，每根导线都会耦合一个电压分量，其值为-kUg，k为避雷线与相导线的耦合系数。避雷线的电压与相导线电压差别不大，可以认为Ug=U。因此，有避雷线屏蔽作用下相导线感应过电压的简化计算公式为： 

U′_D=-ah_D(1-kh_B/h_D)t/τ_f

其中，h_B为避雷线等效对地高度； 

由于离避雷线近的导线耦合系数大，由上式可知，感应雷作用时，对上、中、下导线的耦合作用依次增强。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点与不足，提供一种10kV配电架空线路避雷线架设高度选定方法，提高配电线路防雷性能的经济性和安全性。 

本发明的目的通过以下技术方案实现： 

一种10kV配电架空线路避雷线架设高度选定方法，包括以下步骤： 

（1）构建求取避雷线高度的数学模型： 

(i)档距中央导线与避雷线间的距离S与档距长度l满足以下关系： 

S≥1+0.012l                            （1） 

(ii)档距中央导线与避雷线间的距离S与避雷线高度H的关系满足下式： 

S=H+f_D-f_B                              （2）