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10kV架空線路絕緣水平低、基本不配置避雷線、大部分電桿自然接地，故耐雷水平較低，雷擊跳閘故障頻繁，雷擊已成為10kV架空線路跳閘故障的主要原因之一。用于10kV架空線路防雷的措施眾多，如放電間隙、防雷絕緣子、多腔室吹弧防雷裝置、接閃器，目前使用數(shù)量最多的防雷措施為避雷器，特別是穿刺型避雷器，由于安裝方便、間隙可調(diào)，可有效截?cái)喙ゎl續(xù)流，其在10kV架空線路中得到了廣泛應(yīng)用，安裝數(shù)量龐大。

但在實(shí)際應(yīng)用中，穿刺型避雷器仍存在以下問題：①安裝位置不當(dāng)，間隙放電位置偏移，導(dǎo)致避雷器不能有效動(dòng)作；②安裝密度不當(dāng)，導(dǎo)致線路整體耐雷水平提升有限。因此，對(duì)10kV線路穿刺型避雷器的安裝配置方式開展研究，對(duì)提升配電網(wǎng)防雷性能具有重要意義。

目前對(duì)10kV線路避雷器的安裝配置方式，國內(nèi)外開展了部分研究。

• 有研究人員仿真分析了在不同接地條件下只安裝單相避雷器對(duì)同基其他相絕緣子的影響及只安裝一級(jí)對(duì)相鄰級(jí)絕緣子的影響，并提出接地電阻的安裝要求；
• 有研究人員分析不同避雷器類型、不同桿塔沖擊接地電阻及雷擊位置等對(duì)避雷器防護(hù)效果的影響并分析其保護(hù)范圍，提出需要每隔6～8基桿塔安裝一組避雷器的建議；
• 有研究人員對(duì)比分析采用避雷線和避雷器對(duì)線路感應(yīng)過電壓的防護(hù)效果，得出避雷器抑制過電壓效果更為明顯的結(jié)論；
• 有研究人員計(jì)算避雷器安裝間距與線路閃絡(luò)降低百分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系曲線，建議每隔300m裝一組避雷器。

上述研究為避雷器的安裝配置方式提供了參考，但仍存在較大的局限性：①10kV線路以遭受感應(yīng)雷為主，雷擊會(huì)導(dǎo)致附近的桿塔均可能發(fā)生雷擊閃絡(luò)，未加裝避雷器的桿塔會(huì)成為雷擊薄弱點(diǎn)，線路雷擊跳閘風(fēng)險(xiǎn)依然較高，安裝密度問題仍有待繼續(xù)優(yōu)化；②10kV線路避雷器大部分都帶有串聯(lián)空氣間隙，其防雷效果與安裝位置關(guān)系密切，放電間隙距離調(diào)節(jié)、金具安裝位置均成為防雷效果的關(guān)鍵影響因素。

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昭通供電局的研究人員首先開展穿刺型避雷器雷電沖擊放電實(shí)驗(yàn)，分析避雷器安裝方式對(duì)放電路徑的影響；然后基于ATP-EMTP電磁暫態(tài)程序建立安裝有避雷器的10kV線路雷擊過電壓仿真模型，對(duì)避雷器不同密度配置方式下的耐雷水平進(jìn)行對(duì)比分析。

圖1 實(shí)驗(yàn)用典型絕緣子

圖2 穿刺型避雷器

研究人員最后綜合實(shí)驗(yàn)及仿真結(jié)果，提出10kV線路穿刺型避雷器最優(yōu)安裝配置方式。

圖3 P—15絕緣子的閃絡(luò)放電路徑

圖4 PS—20絕緣子的閃絡(luò)放電路徑

1）為避免出現(xiàn)雷擊異常放電現(xiàn)象，導(dǎo)致穿刺型避雷器本體沒有有效動(dòng)作，建議避雷器的穿刺電極中軸線到絕緣子中軸線的距離不低于300mm，對(duì)應(yīng)的避雷器外串聯(lián)空氣間隙宜調(diào)整為120mm。

圖5 穿刺型避雷器異常閃絡(luò)路徑1

圖6 穿刺型避雷器異常閃絡(luò)路徑2

2）穿刺型避雷器與PS—20型絕緣子的伏秒特性曲線配合優(yōu)于P—15型絕緣子，同時(shí)PS—20型絕緣子的放電電壓高于P—15型絕緣子，建議在安裝避雷器的同時(shí)將絕緣子更換為PS—20型絕緣子，既提高了線路絕緣水平，又提高了避雷器動(dòng)作準(zhǔn)確性。

3）落雷點(diǎn)在安裝有避雷器的桿塔附近時(shí)，該基桿塔耐雷水平穩(wěn)定在160kA，與全線安裝密度無關(guān)，當(dāng)安裝密度越小時(shí)，安裝的避雷器對(duì)臨近桿塔防雷作用改善效果越不明顯，隔基安裝避雷器綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，全線所有桿塔最低耐雷水平可達(dá)到80kA，實(shí)際防雷改造線路理論計(jì)算結(jié)果及實(shí)際運(yùn)行效果初步印證了本研究的避雷器安裝配置方式的有效性，待后期更長時(shí)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)來進(jìn)一步印證最終實(shí)際效果。

本文編自2022年第4期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“10kV線路穿刺型避雷器安裝配置方式實(shí)驗(yàn)與仿真研究”，作者為梁開旺、馮珊。