1目的及意义

1.1 选题的背景

雷电是一种自然放电现象。由于雷电放电是在极短的时间内释放出巨大的能量，所形成的大电流和高电压具有极大的破坏力，给人类活动带来极大的影响和安全威胁，特别是对电网及其用户的影响。雷电对电网的影响主要是线路跳闸、绝缘击穿、设备被雷电打坏等。配电网是直接向广大用户分配电能的网络，故配电网雷害直接影响广大电力用户。配电网雷害对用户的影响主要表现在以下两个方面：一是由侵入的雷电过电压打坏用户电气设备，特别是当前发电厂、变电所、雷达站、移动通信站等重要场所大量使用微机技术、通信技术进行智能化升级，这些设备中大量使用的微电子元件对雷电干扰极为敏感，容易受到雷电电磁脉冲和浪涌电压的破环；二是雷害导致的配电网跳闸，影响用户的供电可靠性。在10kv配网中，由雷电引起的电网故障次数和危害性超过操作过电压，成为影响电网安全可靠运行的主要原因之一。由于架空线路直接暴露于环境中，其所经历的地形也复杂多样，加之天气和维护等因素，极易受到外界影响和损害。作为防雷措施之一的架设避雷线因其对架空线路的保护效果显著而被广泛使用，但同时经济性也成为人们对避雷线架设工程可行性的评估项目。中压配电网直接面向客户，不仅承担着履行社会责任的使命，而且关系到供电企业的经济效益，更是反映供电可靠性的基本载体与平台。经济性是电力行业工程项目或方案经济评价的一个组成部分，而且往往是通过技术经济比较对方案进行筛选后，将其优选方案再进行国民经济评价、财务评价及不确定性分析。经济评价是可行性研究的重要性内容和确定方案的重要依据。

1.2选题的目的和意义

近年来，随着经济社会的快速发展，电力需求旺盛，电力系统的可靠供给成为决定经济能否快速发展与人民生活水平不断提升的一个基本要素。为加快配电网建设，实现与经济、社会、环境的全面协调发展，配电网发展必须统筹考虑科技进步、产业升级、资源节约、环境友好和资金需求等多方面因素，优化电网结构，不断提高供电能力与可靠性的同时，兼顾经济性。因此，研究10kv架空配电线路架设避雷线经济性对电网安全运行和供电可靠性具有重要意义。

1.3研究现状和发展趋势

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%。配电线路的雷电防护是当前电网供电稳定性工作中的重要组成部分。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，10kV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，10kV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。

架设避雷线是输电线路综合防雷技术中极其常见的一种，而且也是当前较为有效的保护手段。避雷线能够将相导线屏蔽，从而拦击雷击，并且将雷电电流导入大地。避雷线通常在基杆塔处接地布置，并且与档距中的两根避雷线形成闭合回路，利用小间隙的办法实现对地绝缘。架设避雷线后，如果遭受电击，能够立刻通过避雷线装置将其导入到底，避免输电线路中绝缘子因电击损坏。最后，架设避雷线还能够起到分流作用，从而降低塔杆电流，进而降低塔杆顶部电位。

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。架设避雷线后，线路的过电压可下降25%左右，线路耐雷水平有所提高，并且随着避雷线高度的增加耐雷水平逐渐降低。避雷线在一定程度上对雷击感应过电压有降低作用。避雷线架设高度越低，线路的耐雷水平越高。在常见的配电线路中，架设避雷线线路的耐雷水平比不架设避雷线的线路可提高20%到30%。其在输电线路的防雷措施已经得到了广泛的应用。110kV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10kV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。

其它传统配网防雷措施有：（1）提高配电线路绝缘水平、降低雷击闪络率。可采取将裸导线更换成绝缘线、增加绝缘子片数、在导线与绝缘子之间增加绝缘皮、更换绝缘子型号等方法提高线路绝缘水平。（2）定期消除绝缘弱点降低雷击跳闸率。（3）优化中性点接地方式限制单相接地短路电流或改变接地短路电弧通道提高弧道绝缘恢复速度促使接地电弧快速熄灭来降低配电线路雷击建弧率。由于在雷电击穿时，间隙击穿属于纯空气击穿，一方面电弧通过引弧角并受风力和电动力的共同作用被拉长，有利于电弧熄灭，使建弧率下降；另一方面，纯空气间隙的去游离强，间隙绝缘会迅速恢复，交流电弧在过零熄弧后纯空气间隙绝缘恢复速度快于弧道电压的上升速度，间隙难以再次击穿，使其建立不了稳定的接地短路电弧。（4）通过可调式过电压保护装置设置特殊进线段保护。用配电型可调过电压保护装置，对配电线路进入变电所的前n级杆塔用可调间隙设置进线段防雷保护，把沿线路侵入的高幅值雷电过电压在进线段上的间隙泄放掉，并通过与变电所的避雷器相配合，保护变电所的防雷安全。

新型配网防雷设备有：（1）双曲折特种防雷变压器。采用双曲折的连接组别，即对变压器的高压绕组和低压绕组同时采用Z形连接，这样雷电过电压就不会以电磁感应的方式感应到副边，同时由于其零序磁通互相抵消，还在一定程度上限制了高压绕组匝间或层间的过电压。（2）输配电线路防绕击侧向避雷针。屏蔽效果好，可有效防止杆塔附近的雷电绕击。采用镀铜技术，防腐效果好，寿命长。采用安装翼技术，安装方便。但自身具有引雷作用，要有防止反击的措施，同时需要清除零值、劣值绝缘子，并且要求接地可靠。（3）GPF-94高效膨润土降阻防腐剂。自身标称电阻率低，降阻效果好，同时对钢接地体的防腐效果好，保水性能好，黏度大，无污染无毒性，长效性好，寿命长，现场施工方便。但成本较高，达到最佳降阻效果时间偏长。（4）利用杆塔基础降阻技术。降阻效果好，降阻基础冲击系数小，可有效降低杆塔冲击接地电阻，同时具有良好的均压效果，对人身安全的威胁小，不需要另外征地、赔青，施工方便，占用空间少，可有效节约土地资源。（5）DTJ系列配电网中性点动态智能接地方法与成套装置。融合消弧线圈接地方式和低电阻接地的优点，能消除配电线路瞬时性接地故障，确保供电可靠性，能切除发生永久性接地故障的配电线路，能解决消弧线圈接地配电网接地选线这一世界性难题，国外暂无同类产品。

近年来，国家电网公司高度重视配电网的规划与发展问题，提出了电网发展“抓两头”的目标，就地市、县公司而言，配电网建设一直是重点和难点问题，特别对于配电网的网架结构、设备选用、建设标准(包括用户接入、建设改造策略)、自动化以及投资策略，虽近期出台相关的技术标准与原则，但缺乏一个系统的分析与比较，尤其是在考虑兼顾可靠性与经济性的平衡点，以及整个输电网与配电网的投资比例方面。(1)如何在可靠性与经济性之间找到合适的平衡点。提高供电可靠性虽然是电网企业的终极目标，从企业的角度讲，提高供电可靠性所带来的投资成本必须加以考虑，而且，并不是所有的中压客户对于供电可靠性的需求是一样的，不同的地理环境、负荷性质与客户重要程度会带来不同的电网结构需求与运行维护需求，因此，必须对于某一区域的电网进行供电可靠性与经济性的综合评估分析，随之得出相应的目标网架与运行策略。(2)一个配电系统含有4个不同的层级，即高压配电、变电站、馈线和供电。它们一起构成了一个高度互联的系统，这个系统中任一层级的电气性能和经济性严重地依赖于其他层级的设计、选址和其它决策。在某种程度上，输配电系统应当被当作一个整体来进行规划与设计，其各个部分不能被简单的孤立开来，特别是要考虑经济性的时候。如何来确定全网的费用最小，或者说是真正意义的费用最小(局部最优)，目前缺乏相关的理论支撑。(3)必须确定一个可以量化的可靠性、经济性的评估模型，否则无法开展相关研究，需要从现有的各种典型配电网结构以及其运营情况进行总结与归纳，目前缺乏该方面的系统研究。从经济性考虑，实际生产中，为提高电网的供电可靠性，电网有如下投资成本:（1）设备检修和维护（2)设备更换（3)增加网络转移能力:如增加联络线。供电可靠性对经济性评估的影响如下，对供电可靠性比较低的配电网，通过改善网架结构也就是通过增加对电网建设的投资可以明显的提高电网的供电可靠性，在进行经济性评估时需要计及供电可靠性的提高对电网的成本和收益的影响。目前在处理供电可靠性对经济性的影响通常是采用计算用户停电损失(缺电成本)来评价供电可靠性对电网经济性的影响。

国外发达国家的用户供电可靠性较高且供电企业一直很重视供电可靠性，监管机制也比较健全，但我国与国外发达城市的监管机制、负荷发展阶段和负荷发展需求不同:国外发达国家负荷发展趋于平稳，网架结构改造的需求很小；而我国正处于负荷高速发展阶段，负荷需求旺盛，电网建设改造较为频繁。为加快配电网建设，实现与经济、社会、环境的全面协调发展，配电网发展必须统筹考虑科学技术进步、产业升级、资源节约、环境友好以及资金需求等多方面的因素，来不断优化电网结构，不断提升供电能力和可靠性。