1．目的及意义
1.1选题的背景
电力工业是生产和销售电能的行业，是国民经济的基础产业之一，其根本任务是为国民经济和人民生活提供充足、可靠的电能。人们最早应用的是直流电，主要用于照明。随后，社会对电力的需求急剧增大。由于对用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要增大电流。而电流越大，输电线路发热的就越厉害，损失的功率就越多，同样损失在输电导线上的电压也大，离发电厂的越远的用户得到的电压就越低。为了减少输电的电能损失，只能提高电压。在发电端将电压升高，到用户端再把电压降下去，达到低损耗情况下的远距离输电。三相交流输电发明以来，输电技术朝着高电压、大容量。远距离的目标不断进步。
我国于19世纪末建设了第一条低压输电线路，20世纪30年代电网初步形成。而后日本帝国主义的入侵使得刚刚发育的电压遭受了严重破坏，新中国成立以后，我国电网建设进入到一个统一有序的发展阶段。改革开放以来，为适应经济快速发展，我国电力工业一直保持着快速发展，已经形成了由东北、西北、华北、华东、华中和南方电网互联的大区域电网。
目前我国火力发电和水力发电总发电量约占全国总发电量的95%，火力发电基本依靠燃煤发电，所以根据远距离输电和运送燃煤的经济程度，火力发电厂一般都建在煤炭能源基地或者负荷中心附近，但是从技术上、经济上和环境污染等方面比较，现代的大型火电厂宜建在煤炭能源基地。水力发电厂则只能建在水力资源处。产生的电能都是通过输电线路向负荷中心输送。
输电线路是电力系统重要的一部分，在设计和施工中，需要考虑线路距离长度、跨越区域广度、沿途地形和地质条件、地基土物理力学性质等影响因素，此外，我国是覆冰最为严重的国家之一，历史上曾经发生过多次大规模的冰灾事故，给电力系统的安全运行带来了严重影响，因此精确的计算、经济合理的设计，可降低工程建设成本及线路损耗，确保工程质量，从而保证设备的安全运行，提高经济效益。
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中，雷击引起的占总事故的70%-80%。因此，必须充分认识到配电网绝缘架空线路防雷工作在电力系统的发展过程中的必要性，从各方面着手预防配电网线路可能发生的雷击事故。在面对整个电网防雷系统出现的问题时，要积极研究分析，正确看待遇到的这些问题，从实际情况出发，具体问题具体分析，找到适合的解决方法，逐步完善电力系统提高 10 kV 配电网架空绝缘线路防雷工作的水平，提高 10 kV 配电网的供电可靠性。

1.2选题的的目的和意义

随着国家经济的快速发展、居民生活水平的提高，现代社会要求电网提供优质可靠的电力供应。然而近几年来，随着全球变暖和生态环境的恶化，各类自然灾害如雷击、冰灾、地震。洪水等的频繁发生，给电力系统的安全稳定运行带来了严重影响。其中，雷击是电力系统中发生最频繁的灾害，由于我国的的输电线路分布广泛，而且大多数地处旷野，很容易遭到雷击。因此，对输电线路加强防雷措施，不但可以减少由于雷电击中输电线路而引起的跳闸次数，还可以有效保护变电站内电气设备的安全运行，是维持电力系统持续、可靠供电的重要环节。

电力系统是国家建设的基础，是国民经济的命脉。输电线路的任务就是输送电能，并联络各发电厂、变电站使之并列运行，实现电力系统联网。其中，10kV配电网无避雷线保护，绝缘水平低，易受直击雷和感应雷的危害，而且在绝缘配置上大多采用针式绝缘子，在雷电活动少时，可满足正常运行的要求。但在雷电活动频繁，遇到不利的气候条件时，较易发生绝缘子雷击闪络或雷击断线及其他原因诱发的闪络事故。 因此，确保架空绝缘配电网的供电可靠性和安全运行已经成为配电网系统中一个需要迫切解决的重要问题。
架空配电线路雷击危害主要来自雷电过电压，而雷电过电压又分为感应雷过电压和直击雷电压。要想做好架空配电线路的防雷保护工作，就必须制订有效的架空配电线路防护措施。目前，配电网的绝缘性能比较低，配电线路架线结构较为复杂，并且绝大部分配电线未采用避雷线和耦合地线防护，所以，配电线对直击雷过电压几乎没有任何防护作用。直击雷的超高过电压容易直接损毁配电线路和相关设备，具有极大的危险性，并且这类事故的跳闸率高达 100%。在实践过程中，发生直击雷过电压事故的概率相对比较低，而绝大部分雷击事故的诱因是感应雷过电压。因此，在配电线路防雷保护工作中，要高度重视直击雷过电压和感应雷过电压的日常防护，将配电线路防雷保护工作的重点放在感应雷过电压上。
1.3研究现状和发展趋势
10 kV架空配电线路的防雷保护策略应以优化线路绝缘水平、合理降低雷击闪络发生率为主。要尽可能避免出现架空绝缘导线遭受雷击而发生断线的情况。同时，要科学选择接地方式，尽可能减小雷击建弧率，合理运用自动重合闸，从安装线路避雷器、地网维护、避雷器定期试验与更换等方面着手开展工作。
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，10 kV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，10 kV 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。110 kV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，在10 kV 配网中架设避雷线较为少见。由于避雷线对导线的耦合作用和屏蔽作用可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可行的。
进入21世纪后，大规模开发利用化石能源带来的能源危机、环境危机凸显，建立在化石能源基础上的电力工业面临重大挑战，新一轮能源变革正在世界范围内蓬勃兴起。世界范围内电力系统面临如下问题：一是应对大型风能、太阳能等可再生能源发电快速增长对电网的挑战；二是适应小容量分布式电源、电动汽车等对用电结构发生变化的影响；三是适应政府节能减排管制和低碳经济发展的需要；四是网络技术向以能源体系为代表的实体经济渗透和新产业革命的推动。欧美发达国家从应对气候变化、保障能源供应安全、促进经济增长的需要出发，相继提出和建设智能电网。实际上，智能电网正是应对这些重大需要而产生的，是世界电力工业发展的新趋势，我国也高度重视智能电网的研究和建设，积极发展风电、核电、水电、光伏发电等清洁能源，未来的智能电网，可以适应大型风光、光伏发电及分布式电源大规模接入，具有强大的电力资源配置能力，电网、互联网、物联网等相互融合，构成功能灵活的社会公共服务平台，而输电线路安全、稳定、高效地运行，是实现这一切的基础。
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2. 研究的基本内容与方案

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2.1基本内容

1.了解10kV架空配电线路的基本情况，掌握其主要任务，熟悉架空配电线路常用的导线、地线（避雷线）、绝缘子（串）、线路金具、杆塔和拉线、杆塔基础等结构，掌握其材料、种类和用途；

2.查阅相关资料，了解国内外10kV架空配电线路的防雷背景和常用的防雷措施，以及10kV架空配电线路装设避雷线的研究现状和未来的发展趋势；

3.了解架空线路设计的初步设计和施工图设计两个阶段，熟悉工程可行性设计的过程，和架空线路设计和施工过程中需要考虑的线路长度、跨越区域、沿途地形及地质条件复杂、土壤等影响因素；

4.了解架空线路设计时需要考虑的风、覆冰、气温等气象条件，熟悉三种气象条件对输电线的影响已经可能会造成的后果，掌握主要气象资料的采集方法、气象参数值的选取以及设计用气象条件的组合。

5.掌握架空配电线路的机械物理特性中与线路设计密切相关的弹性系数、温度膨胀系数、抗拉强度等，掌握不同条件下（材料、长度、导线数量等）上述参数值的取值，由此计算架空线的许用应力和安全系数；

6.理解架空线的比载，熟悉其按照作用荷载不同和作用方向不同的分类，掌握垂直比载、水平比载、综合比载在不同条件下的计算方法；

7.掌握针对均布载荷下架空线弧垂、线力、应力以及悬链线方程进行理论计算的方法，并熟悉其中物理量的关系；

8.了解架空输电线的状态方程式，掌握用状态方程式来揭示气象条件（包括气温、风、覆冰）发生变化时各参数（线长、弧垂、应力等）之间的关系。