配电线路是电力系统的大动脉，它将巨大的电能分配输送到四面八方，是连接各个变电站、各重要用户的纽带。配电线路的安全运行，直接影响到了电网的稳定向用户的可靠供电。因此，配电线路的安全运行在电网中占据举足轻重的地位，是实现“强电强网”的需要，也是向工农业生产、广大人民生活提供不间断电力的需要。

配电线路的防雷保护大体上经历了四个发展阶段。首先，在1930年以前， 是以防止感应雷为主的阶段。最初线路电压等级很低，感应雷引起的雷害事故是线路防雷的主要矛盾。因此，为了减少相导线上感应过电压，在输电线路上加装了地线，但这条地线是挂在相线下面的，仅作为耦合地线用；然后在1930#12316;1950年， 以防止直击雷为主，是雷电参数得以系统归纳设计的时期，这一时期逐步明确了对110#12316;220 kV高压线路来说直击雷是主要矛盾，并提出了直击雷防护计算方法。美国于1923年建成了220kV高压输电线路，由于运行后发生多次大的雷害事故，促使了防雷工作的迅速开展，随着输电线路电压等级的提高，线路绝缘水平也大大提高，感应过电压不可能使绝缘闪络。在这种情况下，人们才开始认识到直击雷是线路雷害事故的主要原因，因此，各国进行了大量的雷电观察后在1950年#12316;1962年期间,提出了用行波理论来计算绝缘子串两端电压的方法；随后，由美国OVER 345kV线路异常高的闪络率引起了争论，并且对以前的防雷计算方法和数据进行了重新估价，这场争论极大地推动了线路防雷研究工作的进展，使理论分析、现场测试、模拟试验和运行经验的积累等方面的工作都有了很大的提高；最后从1962年前后至今，为模拟试验、现场实测、概率统计方法和计算机综合使用的阶段。

10kV架空配电线路防雷性能影响着其正常运作以及供电质量，所以对其防雷性能进行合理分析有着重要意义，一般可以从线路雷击跳闸率以及线路整体耐雷水平两方面对10kV配电线路防雷性能进行合理评估。线路整体耐雷水平是指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值，单位为kA。根据技术-经济综合比较的结果，我国标准规定的10kV架空配电线路应有的耐雷水平值（通常指雷击杆塔的情况）应至少达到20kA，而超过该耐雷水平的雷电流出现的概率大约为60%，可见电压等级较低的10kv架空配电线路并不是完全耐雷的，仍有一部分雷击会引起绝缘闪络；线路雷击跳闸率是指在雷暴日数Td=40的情况下、100km的线路每年因雷击而引起的跳闸次数，其单位为“次/（100km·40雷暴日）”。由于实际线路长度不一定正好是100km，线路所在地区的雷暴日数也不一定正好是40，但为了评估处于不同地区、长度各异的输电线路的防雷效果，就必须将它们都换算到某一相同的条件下（100km，40雷暴日），才能进行比较。线路雷击跳闸率在一定程度上受线路整体耐雷水平的影响，当线路整体耐雷水平较高，线路雷击跳闸率就较低；当线路整地耐雷水平较低，线路雷击跳闸率就会变高。目前，架空配电线路常用的防雷保护措施有：架设避雷线、降低杆塔接地电阻、加强绝缘、采用不平衡绝缘、架设耦合地线等。这些防雷保护措施均有其优缺点：架设避雷线对减少雷电绕击导线的概率和提高反击防雷水平有非常重要的作用，但无法完全避免绕击或侧击；降低杆塔接地电阻对减少雷击反击跳闸率有决定性作用，但操作难度较大并且不能起到较好作用，另外超过防雷水平的雷电流仍将引起线路跳闸，受土壤电阻率的影响较大，高土壤电阻率地区难以降阻；加强绝缘受杆塔尺寸及投资的限制，无法理想地降低雷击跳闸率。无论采取何种防雷保护措施，也不能完全排除在导线上出现过电压的可能性，安装线路避雷器可以使由于雷击所产生的过电压超过一定的幅值时动作，给雷电流提供一个低阻抗的通路，使其泄放到大地，从而限制了电压的升高，保障了线路、设备安全。因此，安装线路避雷器无论在防止雷直击导线方面，还是在雷击塔顶或架空地线时的反击方面，安装线路避雷器都非常有效的。

避雷器分为很多种，有金属氧化物避雷器，线路型金属氧化物避雷器，无间隙线路型金属氧化物避雷器，全绝缘复合外套金属氧化物避雷器，可卸式避雷器。避雷器的主要类型有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。每种类型避雷器的主要工作原理是不同的，但是它们的工作实质是相同的，都是为了保护通信线缆和通信设备不受损害。管型避雷器实际是一种具有较高熄弧能力的保护间隙，它由两个串联间隙组成，一个间隙在大气中，称为外间隙，它的任务就是隔离工作电压，避免产气管被流经管子的工频泄露电流所烧坏；另一个装设在气管内，称为内间隙或者灭弧间隙，管型避雷器的灭弧能力与工频续流的大小有关。这是一种保护间隙型避雷器，大多用在供电线路上作避雷保护。阀型避雷器由火花间隙及阀片电阻组成，阀片电阻的制作材料是特种碳化硅。利用碳化硅制作的发片电阻可以有效地防止雷电和高电压，对设备进行保护。当有雷电高电压时，火花间隙被击穿，阀片电阻的电阻值下降，将雷电流引入大地，这就保护了线缆或电气设备免受雷电流的危害。在正常的情况下，火花间隙是不会被击穿的，阀片电阻的电阻值较高，不会影响通信线路的正常通信。氧化锌避雷器是一种保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定的避雷设备。它主要利用氧化锌良好的非线性伏安特性，在电力高压和低压系统中都能起到较好作用，在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。以上介绍的几种避雷器，每种避雷器各自有各自的优点和特点，需要针对不同的环境进行使用，才能起到良好的避雷效果。

但是在实际情况中，由于线路避雷器价格较高，且由于多种因素的影响，很多10kV配电线路中并没有安装线路避雷器，所以如何将线路避雷器合理安装在10kV架空配电线路中成为技术人员面临的重大问题。目前, ATPDraw是国际上通用的电力系统电磁暂态仿真程序之一, 其核心为ATP，而ATP是国际上广泛使用的EMTP版本之一。ATPDraw的成功开发, 改变了ATP以往填写数据卡片的方式, 使用户通过在Windows环境下绘制电路图, 输入元件参数, 然后运行ATP程序即可得到运算结果, 使用起来非常方便。ATPDraw具有丰富的元件模型, 使得该软件应用广泛、计算功能强大。在实际情况中，技术人员可以利用ATP仿真模型计算10kV配电线路过电压数值，并利用相交法判断线路绝缘子闪络情况。当绝缘子串放电曲线与线路感应电位差值曲线处于相交状态时，技术人员就可以判断线路绝缘子串发生闪络现象。本文建立了线路避雷器的防雷模型, 并以实例对避雷器安装前后的防雷性能进行了仿真计算, 从而为输电线路的防雷研究及方案选择提供了参考价值。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

(1) 研究配电线路雷击放电的原理和危害，分析雷电的形成、雷电过电压的产生机理、雷击跳闸的条件等。

(2) 总结配电线路常用防雷措施，理解线路防雷技术研究的目的和意义，分析配电线路防雷研究现状，发现架空配电线路防雷存在的问题。

(3)结合相关文献的参数条件与具体实际情况，利用电磁暂态仿真程序ATP-EMTP对本文研究的10kV架空配电线路加装避雷器建立仿真模型；从降低雷电过电压的角度，研究接地电阻、杆塔档距、并联电容、雷电冲击电压波形、避雷装置伏秒特性等参数的改变对架空配电线路耐雷水平的影响。

(4) 修改仿真模型，对比加装避雷线与加装避雷器前后的防雷效果，综合经济成本与防雷效益提出关于防雷保护措施的建议。