强雷区配电线路易击段利用已有的防雷手段提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率收效甚微,而通过对配电线路加装避雷线防雷效果突出。但是配网加装避雷线不够普遍,实际架设经验缺乏,如何对配电线路安全、有效地加装避雷线是一个亟需研究的问题。为此,需借鉴主网防雷架设避雷线的结构架设方法,根据强雷区典型的气候因素、雷害事故特征,围绕配电线路加装避雷线的防雷性能、电气安全、机械安全三大部分,通过避雷线架设方式的多种组合以提高防雷性能、电气安全、机械安全为目标,经各部分约束后最终利用对比分析得到避雷线加装的结构设计要求。具体研究内容如下:(1)开展避雷线架设方式对防雷性能的影响分析。建立雷击配电线路模型和雷击跳闸率数学模型,通过改变不同档距的避雷线水平位置和架设高度,分别进行了绕击和反击两种雷击类型的耐雷水平和雷击跳闸率计算。(2)开展避雷线加装的电气安全性能分析。针对额定工频和雷电冲击两种条件建立避雷线-导线有限元电场模型。通过改变不同档距的避雷线水平位置和架设高度,得到避雷线与导线之间的场强分布。(3)开展避雷线加装的机械安全性能分析。进行避雷线结构场有限元仿真,计算得到不同避雷线型号、不同档距、不同制造线长的弧垂和应力分布,共计336组仿真结果,针对上述情况进行了机械性能对比分析,并研究了覆冰和风压荷载对避雷线架设的影响,最后进行了加装避雷线后线路结构场有限元仿真。(4)开展台风灾害条件下加装避雷线对配电线路安全性的影响分析。通过地理信息网格划分、包含设计与实际风荷载概率密度函数的强度-应力干涉模型的建立而最终搭建了配电线路损毁计算模型,单网格损毁率计算次数共计62160次。针对加装避雷线前后的线路损毁率进行了对比计算分析,并研究了避雷线架设高度、避雷线选型、档距对台风灾害下配电线路损毁率的影响。主要研究结论如下:(1)防雷性能分析结论:(1)通过设计合适的避雷线空间位置,耐雷水平可高达17~19kA,雷击跳闸率降至3.7628~4.8519次/(100km·年);(2)档距越小,则防雷性能越好;(3)从防雷性能角度而言,避雷线架设高度越低,架设水平位置越靠近水泥杆中心,防雷性能越好。(2)电气安全性能分析结论:(1)额定工频条件下,避雷线和导线之间场强分布较小,具体值为几千伏/米到几十千伏/米不等,线路绝缘性能良好,不易发生起晕放电。雷电冲击条件下,避雷线和导线之间场强很大,约为1000~8000kV/m不等,易发生空气起晕放电;(2)避雷线架设越高,电气安全性能越好;(3)避雷线越靠近水泥杆中心,电气安全性能越好。(3)机械安全性能分析结论:(1)避雷线LBGJ-55-27AC的机械安全性能优于避雷线GJ-35、GJ-50;(2)若覆冰厚度越大,风速越大,那么弧垂和最低点应力就越大;(3)得到了三种避雷线在不同档距下关于松紧程度的最优架设方案。(4)台风灾害损毁率计算结论:(1)台风灾害下配电线路加装避雷线后线路损毁率由0.00066~0.081上升至0.04~0.82;(2)杆塔档距、避雷线架设高度、避雷线型号会影响台风灾害线路损毁率。其中,档距对损毁率影响较其余两者明显;(3)若档距越大,避雷线架设高度越高,则线路损毁率越大;(4)加装LBGJ-55-27AC避雷线后的线路损毁率较另外两种避雷线大。创新点如下:(1)针对避雷线加装后的防雷性能、电气安全性能、机械安全性能以及台风灾害下线路损毁率经各部分综合约束后得出的配电线路加装避雷线结构设计要求,具有最优性和全面性。(2)针对避雷线加装后的配电线路防雷性能,建立耐雷水平和雷击跳闸率计算模型,分析了不同档距情况下避雷线不同空间架设位置的耐雷水平和雷击跳闸率,通过对比得出符合配电线路防雷要求的避雷线架设原则。(3)建立了配电线路损毁率计算模型,具体分为包含地理、电气、气象信息的信息网格划分和包含设计与实际风荷载概率密度函数的强度-应力干涉模型。针对加装避雷线前后的线路损毁率进行了对比计算分析,并研究了避雷线架设高度、避雷线选型、档距对台风灾害下配电线路损毁率的影响。