摘 要

雷电是大自然中最壮阔并且最具有破坏性的一种气体放电现象，它会给输电线路带来巨大影响，从而影响到人们正常的用电及生活。雷电放电会导致极大的放电雷电流，可能会给输配电线路造成很大的损害，导致电力事故的发生。

10kV配电网是电力系统中非常常见的一环。一般来说，10kV架空线路并不配备避雷线进行防雷保护，而多采用避雷器和针式绝缘子，因此绝缘能力低下，易受雷电危害。在雷电较少发生的城市和平原地区，当前10kV架空配电线路的防雷设备可以满足线路正常运行的需要。但由于山区高原雷电频发，仅靠现有避雷措施无法满足防雷绝缘要求，因此本文探讨广州清远地区的10kV架空配电线路在架设避雷线后的线路防雷性能。

本文通过计算广州清远地区10kV架空配电线路架设避雷线后的架空线路、杆塔、避雷线的模型，从而计算出加装避雷线后的配电线路中雷击杆塔的避雷线分流系数。利用ATPdraw对架空线路元件建模，并计算10kV线路安装避雷线对雷击跳闸率的影响。本文算得的避雷线分流系数为0.86，雷击跳闸率由未安装避雷线前的17.63降为了3.346，证明了安装避雷线后的10kV配电线路的防雷能力大大提升。

关键词：10kV配电线路；避雷线；分流系数；ATPdraw

Abstract

Lightning is the most spectacular and destructive gas discharge phenomenon in nature. It will have a huge impact on transmission lines, which will affect normal people's normal electricity consumption and their life. Lightning discharges can produce extremely high lightning currents, which can cause significant damage to transmission lines and lead to power accidents.

10kV distribution network is a very common part of the power system. In general, 10kV overhead lines are not equipped with lightning conductors for lightning protection, and more often they use lightning arresters and pin insulators. Therefore, the insulation capacity is low and they are vulnerable to lightning. In cities and plains where there is less thunder and lightning, current lightning protection measures for 10 kV lines can ensure normal operation of the line. However, due to the frequent occurrence of thunder and lightning on the mountainous plateau, the existing lightning protection measures alone can not meet the lightning protection requirements. Therefore, this paper discusses the lightning protection performance of a 10kV overhead line after installing a lightning protection line.

This paper calculates the model of overhead lines, towers, and lightning conductors after erecting the lightning protection line on the 10kV overhead distribution line in Guangzhou Qingyuan District, and calculates the lightning protection line shunt coefficient of the lightning strike tower in the distribution line after the installation of the lightning protection line. The ATPdraw was used to model the overhead components, and the effect of lightning protection on the tripping rate of the 10kV line installation lightning protection line was calculated. The shunt coefficient of the lightning arrester calculated in this paper is 0.86, and the lightning strike rate is reduced from 17.63 before installing the lightning conductor to 3.346, which proves that the lightning protection capability of the 10kV distribution line after the installation of the lightning protection line is greatly improved.

Key Words：10kV distribution line;Lightning conductor;Shunt coefficient;

ATPdraw

目 录

第1章 绪论 1

1.1选题的背景 1

1.2选题的目的和意义 1

1.3国内外研究现状 2

1.3.1 10kV配电网络防雷现状 2

1.3.2避雷线分流系数计算现状 4

1.4研究的基本内容 4

第2章 雷电的机理及其防护措施 6

2.1雷电的放电过程 6

2.2雷电过电压 6

2.2.1直击雷过电压 6

2.2.2感应雷过电压 7

2.3雷电参数 8

2.3.1雷电活动频度及密度 8

2.3.2雷电流的基本参数 9

2.4线路防雷措施 9

2.4.1避雷线和避雷针 9

2.4.2避雷器 10

2.4.3降低杆塔接地电阻 10

2.4.4加强线路绝缘 10

2.5本章小结 11

第3章 避雷线分流系数计算模型 12

3.1 ATPdraw仿真软件介绍 12

3. 2 10kV杆塔模型 13

3.2.1等值电感模型 13

3.2.2 单一波阻抗模型 13

3.2.3 多波阻抗模型 15

3.2.4 杆塔模型建立 18

3.3 10kV架空线路模型 20

3.3.1架空输电线路电阻参数 20

3.3.2架空输电线路电感参数 20

3.3.3架空输电线路电容参数 21

3.3.4架空输电线路电导参数 21

3.3.5架空输电线的等值电路 21

3.4 10kV避雷线模型 22

3.5避雷线分流系数的计算 23

3.6 本章小结 24

第4章 架设避雷线后的雷击跳闸率分析 26

4.1绝缘子参数 26

4.2 线路雷击跳闸率计算 26

4.2.1直击雷跳闸率 27

4.2.2绕击雷跳闸率 28

4.2.3感应雷跳闸率 29

4.3 结果分析 29

4.4 本章小结 29

第5章 总结与展望 30

5.1全文总结 30

5.1后期展望 30

致谢 31

参考文献 32

第1章 绪论

1.1选题的背景

随着日益增长的各种生活需求，人们对于电能质量的要求越来越高。配电网作为直接向众多电力用户分配电能的重要一环，其稳定运行也是保证供电质量的基本要求。而雷电的发生可能会给输电线路带来巨大危害，比如雷击线路断线会导致供电中断，严重时可能会引起火灾。而在很多地区，由于交通不便或者环境恶劣，给巡视和查找故障带来了很大的不便。特别在高海拔地区，因为其地理位置特殊，雷电与大风暴雨经常同时出现，很容易出现风吹断树木击中线路的现象，而这种事故一旦发生，就会影响到到人们的正常用电，严重时甚至会威胁人们的生命财产安全。

电网中的事故以输电线路的故障占大部分，输电线路的故障又以雷击跳闸占的比重较大，尤其是在山区输电线路中，线路故障基本上是由于雷击跳闸引起的。^[1]有记录表明，在配电线路跳闸事故中，雷击导致的事故占总体事故的70%-80%。尽管科学技术发展迅速，但是雷害造成的事故仍然无法完全避免，只能采取事先的防雷避雷措施来降低雷击线路的概率，减少雷击可能造成的危害。当雷击线路事故发生时，雷击过电压会很高，有时甚至会超出电气设备的绝缘能力，进而会出现跳闸的现象，最终引起邻近地区的电力供应中断，严重时甚至会导致火灾事故和触电事故，造成人身伤亡和财产损失^[2]。

10kV架空配电线路作为山区配电网的重要部分，与山区人民的用电质量及日常生活息息相关。而10kV架空配电网电压等级较低，绝缘能力不够，又分布广泛，因此10kV架空配电线路防雷是一个十分重要的课题。目前10kV架空配电线路主要采用装设避雷器、架设耦合接地线、降低杆塔接地电阻等常见方式进行避雷防雷，很少采用全线架设避雷线的方法避雷。然而避雷线不仅可以起到避免雷电直接击中导线的作用，还能起到分流作用，可以降低经过杆塔的雷电流和塔顶电位，并发挥耦合作用与屏蔽作用，能够很好的提高山区和雷电活跃地区的输电线路的防雷能力。

1.2选题的目的和意义

10kV架空配电线路在电力系统中占有重要地位，当其受到雷击时，可能会造成线路断线，甚至导致安全事故。因此，必须保障10kV配电线路的安全性，提高其防雷能力。