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多回路架空送电线路耐雷水平分析 张颖璐 （常州电力设计研究院，江苏 常州 213003） 在电网建设中，为节约走廊，多回架设送电线路日益增多。由于排列复杂，杆塔高度的增加，给线路防雷带来不利因素。本文通过对影响耐雷水平因素的分析，结合实例的计算，提出一些改善同杆多回路线路耐雷性能的措施。 送电线路 绝缘 耐雷水平 在城市电网建设中，为节约电力线路走廊，同杆架设多回送电线路日益增多。由于回路多排列复杂，杆塔高度的增加，给线路防雷带来不利因素，一定程度上降低了线路的耐雷水平。本文通过对影响耐雷水平因素的分析，提出一些改善同杆多回路线路耐雷性能的措施。 1 线路耐雷水平分析 1.1 耐雷水平 根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620-1997）规程，雷击有避雷线的同杆架设多回送电线路杆塔顶部时，耐雷水平按下式计算： （1） 式中 u50%—绝缘子串的50%冲击放电电压，kV； k、k0 —导线和避雷线间的耦合系数和几何耦合系数； β —杆塔分流系数； Ri —杆塔冲击接地电阻，Ω； Lt —杆塔电感，μH； ht、ha—杆塔高度和横担对地高度，m； hg、hc—避雷线和导线平均对地高度，m。 1.2 分流系数 总雷电流分别从杆塔和避雷线上流过，杆塔的分流系数可由图1的电路算出： （2） 式中 Lg —杆塔两侧相邻档避雷线的电感并联 值，μH τt —雷电流波头长度，取2.6μs 1.3 耦合系数 导线与避雷线的几何耦合系数，双避雷线时 （3） 式中 r1 —避雷线的半径，m。 导线和避雷线间的耦合系数因电晕效应而增大，可按下式计算： k=k1·k0 （4） 式中 k1 —电晕修正系数。 2 提高耐雷水平方法 分析公式（1）可看出，要提高同杆多回路线路耐雷水平，可以通过增大u50%、k或减小Ri、β、Lt、hc等来实现。 2.1 增加绝缘子串片数 u50%取的是绝缘子串的50%正极性冲击放电电压，雷电冲击电压主要决定于绝缘子串长，绝缘子串片数的增加能提高绝缘子串的u50%，降低跳闸率。但为满足空气间隙要求也要相应增大杆塔、横担等尺寸，同时也增加了绝缘费用。 实际应用中，在允许情况下，盘式绝缘子串可以适当考虑增加一两片，合成绝缘子考虑采用加长型。但在满足对绝缘子爬距要求和达到一定耐雷水平下，一般不采用这种方法来改善防雷。 2.2 降低接地电阻Ri 接地电阻的降低，会降低雷击杆塔时的塔顶电位，对一般高度的杆塔，降低接地电阻是提高线路耐雷水平防止反击的有效措施。在土壤电阻率低的地区，减少接地电阻并不困难，也不会增加太多投资。现行规程对杆塔接地电阻都有规定，实际应用中应使工频接地电阻值在5~15Ω之间。可采用增设接地带、管，引外接地装置，在高土壤电阻率地区降低电阻较困难，采用连续伸长接地线可以有效降低杆塔接地电阻。 2.3 降低杆塔和导线高度hc 理论上，杆塔越高线路暴露越多，越容易受雷击，在保证电气安全距离情况下，尽量考虑低塔。但受导线对地距离的限制，杆塔和导线的高度不宜减小太多。 2.4 架设耦合地线 可以采用在导线下方加挂耦合地线的方法，增加避雷线与导线间的耦合作用，增大耦合系数k。加挂耦合线，虽不能减少绕击率，但能在雷击杆塔时起分流作用和耦合作用，降低绝缘子串上的电压，提高线路的耐雷水平。 如图2所示，两根避雷线（1及2）、一根耦合地线（3）及一根导线（4），各雷电流表示为： i—雷击塔顶的总电流； i1、i2—流经两避雷线的雷电流； i3—流经耦合地线的雷电流； i4—流经导线的雷电流； itc—流经杆塔上部的雷电流； itE—流经耦合地线以下杆塔的雷电流。 各处的电位、电流可以运用麦克斯韦静电方程式列出： （5） 式中 Z11、Z22—两根避雷线的自波阻抗；Z33—耦合地线自波阻抗； Z13、Z23—避雷线和耦合地线的互波阻抗； Z14、Z24—避雷线和导线的互波阻抗； Z34—耦合地线和导线的互波阻抗。 其中，自波阻抗Zkk和互波阻抗Zkn可由下式求得： ， （6） 式中 hk—线k的平均高度；rk—线k的半径； dkn—线k和线n间的距离；Dkn—线n和线k的镜像k’间的距离。 当避雷线和耦合地线受雷击时所带的电位u1=u2=u3=U，导线（4）对地绝缘i4=0，两避雷线和耦合地线对导线的几何耦合系数k可以根据矩阵克莱姆法则推导为 （7） 另外，雷击杆顶时，由于避雷线和耦合地线的存在，使雷电流沿避雷线和耦合地线流向两侧杆塔入地，如图3所示等值电路。 可看出，总电流i分别被避雷线和耦合地线分去了一部分，流经杆塔的雷电流杆塔分流系数β=itE／i，可得