ｌ　ＯｋＶ配电线路的雷电感应过电压特性　刘军辉　【陕西省地方（集团）有限公司泾阳县供电分公司　陕西省咸阳市７１２０００】　摘要：架空配电线路的绝缘水平较低，在雷电的感应下，容易出现各种闪络事故，在以往，对于架空配电线路的各种参数，主要　使用电压规程中的一些简单公式进行计算，显然这种简单的计算方式已经难以满足电力行业的发展，近些年来，相关的学者也更加关　注架空线路的上升时间、电压峰值的变化参数，对于配线线路的雷电感应过电压特性也有了比之以往更高的要求，下面，就利用模型　计算方式对１０ｋＶ配电线路的雷电感应过电压特性进行研究。　关键词：１０ｋＶ配电线路；雷电感应过电压特性　中图分类号：ＴＭ７２６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—７３４４（２０１３）１６—００９９—０２　１引言　近些年来，随着经济水平和科技水平的发展，我国的电力行业也得　到了十分迅速的发展，１０ｋＶ架空配电线路的使用也越来越多，相比而　言，架空配电线路的绝缘水平较低，在雷电的感应下，容易出现各种闪络　事故，在以往，对于架空配电线路的各种参数，主要使用电压规程中的一　些简单公式进行计算，显然这种简单的计算方式已经难以满足电力行业　的发展，近些年来，相关的学者也更加关注架空线路的上升时间、电压峰　值的变化参数，对于配线线路的雷电感应过电压特性也有了比之以往更　高的要求。对于配电线路的雷电感应过电压特性，国外很多专家学者都　对这个问题进行了较为深入的研究，但是，这些专家学者在研究的过程　中往往忽略了绝缘子闪络的因素，这样，电力工作人员就难以利用这些　研究结果对配电线路的防雷设计进行改善，因此，必须全面对配线线路　的雷电感应电压特性进行研究。研究调查表明，１０ｋＶ配电线路一般会受　到附近的树木以及附近建筑物的影响，产生于雷电相关的事故也常常是　由于雷击线路附近的地面以及物体引起，下面就对１０ｋＶ配电线路的雷　电感应过电压特性进行深入的研究。　２　１０ｋＶ￣电线路雷电感应过电压的计算　对于１０ｋＶ配电线路雷电感应过电压的计算，一般要先根据主放电　雷电流的模型计算出距离雷电通道不同距离的电磁场分布情况，并根据　电磁场和配电线路的耦合关系来计算出上述电磁场在配电线路中产生　的感应过电压，具体的计算方式如下：　２．１平行多导线ＦＤＴＤ计算方法　利用平行多导线ＦＤＴＤ计算方法对１０ｋＶ配电线路雷电感应过电压　的计算，将线路中带有支路导体的多导体传输线系统，其计算方程为：　—：　一ｕ（ｘ，ｔ）＋Ｌ—　一Ｉ（ｘ，ｔ）＋ＲＩ（ｘ，ｔ）＝一—　一　（ｘ，ｔ）＋Ｅ　（ｘ，ｔ）　ｄｘ　ｄｔ　ｄｘ　熹Ｉ（ｘＩｔ）＋ｃ鲁ｕ（ｘＩｔ）一ｃ鲁ＥＴ（ｘ，ｆ）＋ｌＲ　式中：Ｕ（ｘ，ｔ）与Ｉ（ｘ，ｔ）分别是第ｎ×１相对于参考导体的电压以及电　流的向量，Ｒ、Ｌ、Ｃ分别是导线单位长度的电阻量、电感以及电容矩阵；Ｅ　（ｘ，ｔ）是ｎｘｌ垂直分布在导线的电场量；Ｅ１（ｘ，ｔ）是ｎ￣ｌ平行于导线分布　的电场分量；Ｉ　是输出电线的分支电流向量，以上两个方程均使用二阶　集中差分算法的计算方式进行计算。　２．２绝缘子支路模型的建立　为了更好的分析１０ｋＶ配电线路的雷电感应过电压，需要将绝缘子　模型进行简化，将其简化为一个理想的开关，如果绝缘子两端的电压超　过临界电压的１．５倍时，绝缘子就会出现闪络的情况，就成为一个简化的　闭合开关，据有关数据统计表明，绝缘子发生闪络的概率大约有５０％，这　种闪络情况可以将其看做间隙放电，间隙放电具有伏秒的特征，因此，在　计算时，计算系数设置为１．５。在建立好绝缘子支路模型后，需要对有损　大地对传输线参数以及电磁场的影响进行探究，一般情况下，虽然一些　位置雷电出现的电磁场电场分量并不大，但是由于大地本身存在的导电　率对电场分量有着巨大的影响，因此，需要精确的计算出电场分量情况，　具体的计算方式如下：　Ｅｒ　’ｚＩｊ￣）＝Ｅｒｐ（ｒ，ｚ，ｊ　式中：Ｅｒ（ｒ，ｚ，ｊ　是大地有损状况下的水平电场分量情况；Ｅ　（ｒ，ｚ，ｊＪ　是将大地看做理想导体状态下的水平电场分量情况；ｅ　与　分别是大　地的导电率以及相对介质常数情况；　。与￡。分别是空气的导磁系数以　及空气的介质常熟。　２．３模型的验证　以常用的１０ｋＶ配电线路为例，在计算时将其杆塔档距视作６０ｍ，线　路长度视为２．４ｍ，其他的微笑常量忽略不计，为了验证以上模型的正确　性，将用模型计算出的结果与用ＰＳＣＡＤ仿真法实验的结果进行对比（由　于直击雷的雷电通道会在配电线路上产生过电压，因此，就比较直击雷　的情况），将雷电流假设为双指数波，雷电电流的速率设置为１．３ｘｌ０Ｓｒｒｄｓ，　雷电电流的双指数波幅值Ｉ￣２ｋＡ，＂ｒｌ：０．５　ｓ，＂ｒ２＝２０　ｓ，在计算时将大地　考虑为有损大地，ｏ＇ｇ＝０．００１ｓ／ｍ，ｅ￣＝ｌＯ，在计算过程中，１０ｋＶ避雷针ＣＦＯ　值是１２８ｋＶ，绝缘子ＣＦＯ值是１５７ｋＶ，根据电路模型的计算，模型中的配　电线路均为频变模型，在计算过程中将大地视为有损电阻，考虑大地的　电阻率，具体的算法和参数与上述计算方式相同，下面对三种情况进行　对比：①绝缘子无穷大，且沿线无保护的情况；②雷击点两侧杆塔分别安　装了绝缘子的情况；③雷击点两侧杆塔分别安装了避雷针的情况，对这　三种情况分别用ＰＳＣＡＤ算法和模型算法进行计算，看两种计算方法的　误差情况。　３　１０ｋＶ配电线路的雷电感应过电压特性　３．１感应过电压波形特性　在以往的研究中，证明最大感应过电压与雷击点距离线路的最近距　离、雷电流幅值、配电线路对地的平均高度三个因素有关，而近些年来，　经过相关专家学者的实验证明最大感应过电压不仅与以上三个因素有　关，与光速的比值以及雷电先导回波速率也有着密切的关系，此外，根据　以上的算法来看，感应过电压除了与以上的因素有关之外，与大地的导　电率、雷电流的波前时间、回波的传播速率等因素有关。通过实验，在以　上所有影响感应过电压的因素之中，杆塔的接地电阻以及回波的传播速　率对最大感应过电压产生的影响与其他的因素比起来，影响相对较小，　因此，在计算的过程中，可以将杆塔的接地电阻以及回波的传播速率忽　略，此外，通过计算，可以得出，回波的传波速率越大，距离雷击点越近，　更容易达到峰值。　３．２大地电导率对过电压特性的影响　大地并不是理想的导体，其本身具有一定的电阻率，如果将大地作　为有损导体进行考虑和计算，将１０ｋＶ配电线路作为多导体传输线路模　型，使用ＦＤＴＤ算法对大地导电率进行计算可以看出，１０ｋＶ线路的末端　感应过电压波形的形状对于局部有着极为重要的影响，如果将大地作为　理想电阻，在起始的计算阶段，其电压为正极性，如果将大地电阻作为非　理想电阻进行计算，那么在起始计算阶段，其电压为负极性，可以看出，　大地的电阻率对于电压的极性以及幅值有着较大的影响，大地的电阻率　越低，其幅值越低，电压的衰减也会越大。　３．３其他因素对过电压特性的影响　根据改进的感应过电压数值阶段方式，将大地导率对雷电产生的线　路参数以及电磁场的参数影响计算汲取，其计算和分析的结果与ＰＳＣＡＤ　的仿真计算结果大致相同。比较了大地不同的电导率，线路不同的位置，　并考虑到绝缘子闪络对电压特性的影响，证明大地导电率对电压的极性　以及幅值都有着较大的影响，大地的电导率越低，那么幅值越低，电压的　圆　燕　

２０１３年８月　铁路防雷接地技术研究　刘晓萍　（中铁二院工程集团有限责任公司　成都６１００３１）　摘要：随着铁路信息化建设的不断发展，铁路通信网成为保障行车安全、提高运输效率的重要工具。由于铁路的自身特点，决定　了大部分的通信机房和设备都分布在铁路的沿线。　关键词：铁路防雷；防雷接地技术　中图分类号：ＴＭ８６２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—７３４４（２０１３）１６—０１００—０２　引言　随着现代化的进展，在铁路快速发展的背景下，经过前几年的信号　防雷综合整治、信号防雷取得了显著的效果，有效地保护了铁路信号设　备。　ｌ铁路防雷概述　１．１雷害　１．１．１直接雷　直接侵入设备或与设备相关联的传输线上的雷电。但袭击信号设备　的概率很小。　１．１．２感应雷　由于电磁感应作用，在电气设备上感应出的雷电压，在设备中流过　感应电流。其又分为纵向和横向感应雷两种。感应雷发生机率高，袭击信　号的次数相当频繁。　１．２雷电侵入信号设备的主要途径　（１）由交流电源侵入，电冲击波侵入高压电线路传至高压变压器，若　未装设避雷器或其失效，容易侵入低压设备。　（２）轨道电路，轨道电路用钢轨作为传输线，它一般高出地面，容易　遭雷击。　（３）由电缆侵入，路信号的室内、室外设备通过电缆连接起来，雷电　从电缆侵入，并传输至室内设备。　１＿３信号设备雷电防护的原则　（１）防雷装置和被防护设备的绝缘应匹配，绝缘匹配是指在冲击电　压作用下，防雷设备的放电特性和被保护设备耐压水平之间的匹配，要　求防雷设备伏、秒特性曲线始终在被保护设备的伏、秒特性曲线之下，并　留有一定裕度，如图所示。这样，可以使设备得到可靠的防雷保护。被保　护设备为电气设备时，保护设备的保护电压应低于被保护设备的绝缘耐　压；如果被保护设备为电子设备时，防护设备的保护电压应低于电子设　备的工作电压和击穿电压。　（２）正常情况下，防雷装置不应影响被防护设备的工作，信号设备的　防雷不同于其他设备的防雷，不仅要考虑不致因雷击而损坏设备或使设　备错误动作，而且要尽量做到设备不间断使用，以确保正常行车。因此，　在选用防雷元件时，要特别注意不用易造成短路的防雷元件。当被保护　设备接入防雷设备后，对被保护设备的输出功率、接受灵敏度或频率特　性不应产生不良的影响。　（３）采用多级防护时，各级防护元件应配置合理　要保证各级防雷设备顺序工作，一般情况下，各级防雷元件不宜直　接并联，避免动作电压低、时间快的防雷元件先动作，使其他元件不起作　用。所以各级间应有延迟措施，使防雷元件逐级启动。通常前级或前几级　防雷元件采用通流容量大、启动快的元件，使大部分雷电能由防雷元件　泄入大地。　２实例分析　２．１位置确认　根据地下车站接地网平面图和土建现场标识的轴线位置，确定接地　网敷设位置。Ｐｌ～Ｐ９表示车站专用接地线引出装置。引出线引出车站底　板０．５ｍ。接地网在车站结构垫层下平行布置，敷设深度为车站结构底板　垫层下约０．６ｍ。若底板标高有变化，接地网与底板问仍应保持约０．６ｍ的　相对位置关系。常规下垂直接地极水平距离６ｍ，共计３６根。（每个地下　站以平面图为准）。材料选用铜管，内径５０ｍｍ，壁厚５ｍｍ，长２．５ｍ。　ｅ　Ｋ　＿＿Ｉ　Ｕ　＼＼。、＋＿———心皿—　Ｇ：接地网、Ｄ：接地网虽大对角线长厦；Ｉｌ１Ｌ２：电压极或电沉极全援地嗍边缘距离　图ｌ接地网敷设位置确认图　２．２人工接地体连接　人工接地体由接地引出线引至相应立柱上预埋钢板处，使人工水平　接地体与自然接地体之间可靠焊接。接地引出线线引上及穿墙时用ＰＶＣ　套管保护，其套管内、外管口需用防火材料或建筑密封膏堵死。强电接地　引出端子、弱电接地引出端子、非电气金属管线引出端子分别由相应立　柱上预埋钢板引出。其中与强电接地引出端子相连的预埋钢板设置于变　电所电缆夹层内立柱上，与弱电／非电气金属管线接地引出端子相连的预　埋钢板设置于站台层站台板下电缆通道内立柱上。引出线与预埋钢板需　可靠焊接，焊接方式图２、图３、图４。　２＿３挖沟　挖沟根据设计图纸和土建轴线标识的位置，对接地体的线路进行测　量弹线定位，在此线路上挖沟深为０．６ｍ、宽为０．４ｍ的沟，沟上部稍宽，底　部渐窄，沟底如有石块应清除。　衰减也会越大。此外，对不同大地导线率情况对感应电压进行统计分析，　可以看出，随着大地导线率的不断增加，线路雷击的闪络率以及故障率　会不断的降低，雷击引起的线路感应过电压就不断的减小，一般情况下，　不同大地电导率情况对于感应过电压的影响不大，但是，基本上每次的　雷击都会出现线路绝缘闪络的情况。　参考文献　［１】王希，王顺超，何金良，曾嵘．１０ｋＶ配电线路的雷电感应过电压特性　【Ｊ］．高电压技术，２０１１（Ｏ３）．　［２１５Ｅ希，王顺超，何金良，曾嵘．安装避雷器后１０ｋＶ配电线路的雷电感　应过电压特性『ＪＩ．电网技术，２０１２（０７）．　１ｉｒａ　２０１３年８月　『３１边凯，陈维江，李成榕，沈海滨．架空配电线路雷电感应过电压计算研　究　．中国电机工程学报，２０１２（３１）．　］余占清，曾嵘，王绍安，陆国俊，熊俊，刘宇．配电线路雷电感应过电压　仿真计算分析叨．高电压技术，２０１３（Ｏ２）．　ｆ５］王铁街．低压架空线路雷电感应过电压计算『Ｊ１．武汉大学学报（工学　版），２０１１（Ｏ６）．　收稿日期：２０１３—７一ｌ　作者简介：刘军辉（１９７８一），男，毕业于西安科技大学，信息工程专业，现　在在泾阳县供电分公司生技部１０ｋＶ专责。