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摘要： 通常35千伏输电线路仅在靠近变电所1-2公里处装设避雷线以保护变电站内设备免受雷电损害，这样造成线路中间地段防雷水平低下，雷雨季节常因雷击跳闸。通过检索大量文献表明，线路加装耦合地线可以有效地降低雷击跳闸率。自2010年11月涟水县供电公司在经常遭受雷击跳闸的35千伏涟徐线上选择性的安装了2公里耦合地线，收到了良好的效果，下面就将安装的方法和效果做一简要介绍。
关键词：耦合地线 ， 线路，防雷，应用
Abstract: usually only 35 kv transmission line near the substation 1-2 km BiLeiXian installed to protect in transformer substation equipment from lightning damage caused by such among the low level of lightning protection circuit area, the thunderstorm season often caused by lightning trip. Through the retrieval of literature shows that, the line with coupling ground can effectively reduce the rate of lightning trip. From nov. 2010 LianShuiXian power supply company often suffered from lightning in the trip 35 kv ripple xu online selectively installed 2 km coupling landlines, has received the good effect, will be installed below the method and effect of briefly introduced.
Keywords: coupling ground, the line, lightning protection, applications
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
引言
35kV输电线路是属于我國电网的重要组成部分,一般用于短距离、小容量输送电能。预防和防止雷电伤害对于35kV线路的的安全运行非常重要,完善的措施加上良好的运行维护是防雷设施充分发挥作用的首要前提。
一 35kV输电线路的基本概念
35kV电网属于中压网络,对于35kV线路来讲 ,一般不全线架设避雷线且线路绝缘水平较低。再加上网络结构复杂,构架结构多样等特点,一旦遇到雷害天气。不但直击雷能造成雷害事故,且感应雷也能造成较大的危害。有些变电所在雷电活动强烈时,所有35kV线路几乎全部失压,极大地影响了电网的供电可靠性和运行安全。因此,完善的防雷保护措施对提高供电可靠性来说显得至关重要。
二 雷电对输电线路的破坏原理
雷电过电压的破坏性最大，通常会造成设备介电强度下降，敏感设备中的电子器件损坏，保护装置、监控系统误动作甚至停机停产。雷电过电压又分为感应雷过电压和直击雷过电压。
感应雷过电压。雷击线路附近地面或线路杆塔时由于电磁感应在导线上引起的过电压，称之为感应雷过电压。下面以负雷云为例来简单说明感应雷过电压的形成：在雷电放电的先导阶段，先导通道中充满了负电荷，在先导产生的空间电场E的水平分量作用下导线上感应出异号的电荷（正电荷），即束缚电荷。由于先导发展的速度比较缓慢，导线上束缚电荷聚积也就慢，电流不大。当雷击大地后，主放电开始，先导路径中的电荷被迅速中和，它们所造成的电场迅速消失，束缚电荷变为自由电荷向导线的两侧流动。由于主放电的速度很快，所以导线中电流很大，即形成向导线两侧运动感应过电压波。感应过电压瞬间将线路变成“高压线”，严重威胁人身财产安全。
2．直击雷过电压。雷直接击于输电线路上，大量雷电流通过输电导线，经输电线路的阻抗接地，在阻抗上产生电压降，使被击点出现很高的电位，被击点对地的电压叫做直击雷过电压。因其电效应，热效应和机械效应等很容易造成线路毁坏和人员伤亡。一般防直击雷是通过避雷针，将雷电吸引到自己身上来，并将其安全导入地中去，从而起到屏蔽作用。
三 35kV涟徐线路现有状况
我公司所属35kV涟徐线建于1983年,全长24公里，绝大部分使用杆高为12米-15米的砼电杆，仅变电所到线路1公里处架设了架空避雷线，未沿全线架设架空避雷线，线路穿越河道、林场、居民区及多条110千伏、500千伏输电线路，通道情况较为复杂，每年都要发生因雷击导致跳闸的事件，通过收集历年运行情况记录并调看雷电专题图发现雷击点主要集中在95-130号杆附近。该段地处农田，又穿越500千伏尹上线，进一步分析后认为很可能是感应雷造成线路跳闸，决定在该段加装耦合地线并长期观察实际效果。
四 防雷改造方案
一般情况下，35千伏输电线路不沿全线架设架空避雷线，而是在靠近变电所1-2公里处装设避雷线以保护站内设备，这样做的好处是可以选用较矮的杆塔并节省部分钢绞线，从而降低整条线路的造价。但这样一来就造成线路防雷水平不高，雷击跳闸率加大，降低了供电可靠性。对于已经建成的线路来说，其杆塔高度已经固定，通过改造加装架空避雷线困难重重，因此在线路上加装耦合地线就显得较为可行。它的作用是加强避雷线与导线间的耦合使线路绝缘上的过电压降低，同时也增加了对雷电流的分流作用。运行的经验表明，耦合地线对减少雷击跳闸率的效果是显著的。
1架设耦合地线的理论计算
雷击避雷线及耦合地线杆顶的等值电路图见图1。设L1、L2分别为塔顶至耦合地线段、耦合地线至塔基段的等值电感;Lb1、Lb2分别为杆塔两侧相邻档避雷线及耦合地线的电感并联值;Rch为杆塔冲击电阻。
根据耐雷水平计算公式:
此公式近似处理导线横担高度与杆塔高度相等。
式中:U50%———绝缘子串的50%冲击放电电压;
hd———导线平均高度;
Lgt———杆塔电感uH;
β———杆塔分流系数。
图1雷击杆顶的等值电路
根据图1等值电路图计算;公式如下:
β=1/{1+〔L1+β’L2) /Lb1+β’(RchT/2) /Lb1〕(2)
式中β’=1/〔1+L2/Lb2+(RchT/2) /Lb2〕
式中:T为雷电流波头长度,取2 6μs。
K———避雷线及耦合地线对导线的耦合系数,按下式计算:
K =K1K0
式中K1———电晕校正系数;
K0———导线和地线(或耦合地线)间的几何耦合系数。
K0根据麦克斯韦静电方程及导线、地线(或耦合地线)的电压、电流的边界条件推导。
2耦合地线的实际应用
2.1耦合地线与导线的电气距离配合
导线与耦合地线的绝缘配合一般档距按DL/T620-1997推荐公式S=0. 012L+1配合;考虑覆冰不均匀及脱冰跳跃,耦合地线与导线需要水平偏移,一般以耦合地线架设宽度不超过地线宽度为宜。按DL/T 620-1997规程配合的导线与耦合地线,因相对线间距离与DL/T 620-1997规程中地线与导线距离一样,因此按此距离配合满足一般运行情况下的间隙。区别在于有荷载变化时,因耦合地线与导线相当于地线与导线反挂,可能减小导线与耦合地线间的距离。一般在覆冰、风压等相同气象条件下,地线弧垂变化要大于导线弧垂变化,即会增加导线与耦合地线间距离,大于DL/T 620-1997规程配合距离;在脱冰情况下,一般导线先期脱冰,地线后期脱冰,不会减小间隙。
2.2耦合地线的力学选择
耦合地线选择一般与按本线路的架空地线大小一致选择,力学特性可参考地线力学特性使用,这样
可方便对导线的电气距离配合及施工安装。架设耦合地线时还应综合考虑对各种交叉跨越的距离,带电作业等距离。
3安装方法及注意事项
安装方法：耦合地线采用LJ-35型镀锌钢绞线，挂于导线下方，视土壤电阻率大小可每间隔一根杆或杆杆接地，接地极使用长度2米的镀锌角钢1根，使用帕尔普金具作为悬挂和耐张金具。
注意事项：1、由于线路本身杆塔较矮，加装耦合地线后可能对下方道路或强、弱电线路交跨距离不满足规程要求，遇到这种情况可以将耦合地线开断，两侧做成尽头并接地。
2、对于砼电杆线路最好将线路横担及顶套抱箍一起接地，以尽可能的在遭受雷击时降低杆顶电位。
3、在实际运行中耦合地线不要作为光缆等弱电线路的承重钢绞线来一物多用。
4 效果观察
下表是从输电GIS系统中导出的2010、2011年全年雷击点月报，从表中可以看出该线路带宽3公里范围内2010年全年落雷227次，跳闸2次，2011年全年落雷342次，跳闸0次。说明安装耦合地线确实能够降低雷击跳闸率。
五 结语
采用加装耦合地线作为防雷措施一般在城区配网线路中应用较广，在实际运行中也取得了良好的防雷效果；在涟水供电公司输电线路上属于首次运用，从2010年11月份安装完成到2011年11月份将近1年时间的实际运行情况来看防雷效果较为明显，因此2011年底又在其他5条未全线架设架空避雷线的35千伏输电线路上装设了耦合地线，其防雷效果将通过2012年运行情况做进一步观察。
参考文献
[1]曾昭桂.《输配电线路运行和检修》（第二版）牡丹江电力技术学校
[2]王利国．110kV及35kV送电线路的防雷措施[J]．广西电业，2007，（4）．
[3]黄少红．如何有效防止架空输电线路雷击发生[J]．广东科技，2007，（S2）．
[4]向树明．浅淡如何有效防止架空输电线路的防雷措施[J].广东科技，2007，（11）．
[5]李建龙．输电线路的防雷措施[J]．农村电气化，2003，（5）．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：耦合地线 ， 线路，防雷，应用
Abstract: usually only 35 kv transmission line near the substation 1-2 km BiLeiXian installed to protect in transformer substation equipment from lightning damage caused by such among the low level of lightning protection circuit area, the thunderstorm season often caused by lightning trip. Through the retrieval of literature shows that, the line with coupling ground can effectively reduce the rate of lightning trip. From nov. 2010 LianShuiXian power supply company often suffered from lightning in the trip 35 kv ripple xu online selectively installed 2 km coupling landlines, has received the good effect, will be installed below the method and effect of briefly introduced.
Keywords: coupling ground, the line, lightning protection, applications
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
引言
35kV输电线路是属于我國电网的重要组成部分,一般用于短距离、小容量输送电能。预防和防止雷电伤害对于35kV线路的的安全运行非常重要,完善的措施加上良好的运行维护是防雷设施充分发挥作用的首要前提。
一 35kV输电线路的基本概念
35kV电网属于中压网络,对于35kV线路来讲 ,一般不全线架设避雷线且线路绝缘水平较低。再加上网络结构复杂,构架结构多样等特点,一旦遇到雷害天气。不但直击雷能造成雷害事故,且感应雷也能造成较大的危害。有些变电所在雷电活动强烈时,所有35kV线路几乎全部失压,极大地影响了电网的供电可靠性和运行安全。因此,完善的防雷保护措施对提高供电可靠性来说显得至关重要。
二 雷电对输电线路的破坏原理
雷电过电压的破坏性最大，通常会造成设备介电强度下降，敏感设备中的电子器件损坏，保护装置、监控系统误动作甚至停机停产。雷电过电压又分为感应雷过电压和直击雷过电压。
感应雷过电压。雷击线路附近地面或线路杆塔时由于电磁感应在导线上引起的过电压，称之为感应雷过电压。下面以负雷云为例来简单说明感应雷过电压的形成：在雷电放电的先导阶段，先导通道中充满了负电荷，在先导产生的空间电场E的水平分量作用下导线上感应出异号的电荷（正电荷），即束缚电荷。由于先导发展的速度比较缓慢，导线上束缚电荷聚积也就慢，电流不大。当雷击大地后，主放电开始，先导路径中的电荷被迅速中和，它们所造成的电场迅速消失，束缚电荷变为自由电荷向导线的两侧流动。由于主放电的速度很快，所以导线中电流很大，即形成向导线两侧运动感应过电压波。感应过电压瞬间将线路变成“高压线”，严重威胁人身财产安全。
2．直击雷过电压。雷直接击于输电线路上，大量雷电流通过输电导线，经输电线路的阻抗接地，在阻抗上产生电压降，使被击点出现很高的电位，被击点对地的电压叫做直击雷过电压。因其电效应，热效应和机械效应等很容易造成线路毁坏和人员伤亡。一般防直击雷是通过避雷针，将雷电吸引到自己身上来，并将其安全导入地中去，从而起到屏蔽作用。
三 35kV涟徐线路现有状况
我公司所属35kV涟徐线建于1983年,全长24公里，绝大部分使用杆高为12米-15米的砼电杆，仅变电所到线路1公里处架设了架空避雷线，未沿全线架设架空避雷线，线路穿越河道、林场、居民区及多条110千伏、500千伏输电线路，通道情况较为复杂，每年都要发生因雷击导致跳闸的事件，通过收集历年运行情况记录并调看雷电专题图发现雷击点主要集中在95-130号杆附近。该段地处农田，又穿越500千伏尹上线，进一步分析后认为很可能是感应雷造成线路跳闸，决定在该段加装耦合地线并长期观察实际效果。
四 防雷改造方案
一般情况下，35千伏输电线路不沿全线架设架空避雷线，而是在靠近变电所1-2公里处装设避雷线以保护站内设备，这样做的好处是可以选用较矮的杆塔并节省部分钢绞线，从而降低整条线路的造价。但这样一来就造成线路防雷水平不高，雷击跳闸率加大，降低了供电可靠性。对于已经建成的线路来说，其杆塔高度已经固定，通过改造加装架空避雷线困难重重，因此在线路上加装耦合地线就显得较为可行。它的作用是加强避雷线与导线间的耦合使线路绝缘上的过电压降低，同时也增加了对雷电流的分流作用。运行的经验表明，耦合地线对减少雷击跳闸率的效果是显著的。
1架设耦合地线的理论计算
雷击避雷线及耦合地线杆顶的等值电路图见图1。设L1、L2分别为塔顶至耦合地线段、耦合地线至塔基段的等值电感;Lb1、Lb2分别为杆塔两侧相邻档避雷线及耦合地线的电感并联值;Rch为杆塔冲击电阻。
根据耐雷水平计算公式:
此公式近似处理导线横担高度与杆塔高度相等。
式中:U50%———绝缘子串的50%冲击放电电压;
hd———导线平均高度;
Lgt———杆塔电感uH;
β———杆塔分流系数。
图1雷击杆顶的等值电路
根据图1等值电路图计算;公式如下:
β=1/{1+〔L1+β’L2) /Lb1+β’(RchT/2) /Lb1〕(2)
式中β’=1/〔1+L2/Lb2+(RchT/2) /Lb2〕
式中:T为雷电流波头长度,取2 6μs。
K———避雷线及耦合地线对导线的耦合系数,按下式计算:
K =K1K0
式中K1———电晕校正系数;
K0———导线和地线(或耦合地线)间的几何耦合系数。
K0根据麦克斯韦静电方程及导线、地线(或耦合地线)的电压、电流的边界条件推导。
2耦合地线的实际应用
2.1耦合地线与导线的电气距离配合
导线与耦合地线的绝缘配合一般档距按DL/T620-1997推荐公式S=0. 012L+1配合;考虑覆冰不均匀及脱冰跳跃,耦合地线与导线需要水平偏移,一般以耦合地线架设宽度不超过地线宽度为宜。按DL/T 620-1997规程配合的导线与耦合地线,因相对线间距离与DL/T 620-1997规程中地线与导线距离一样,因此按此距离配合满足一般运行情况下的间隙。区别在于有荷载变化时,因耦合地线与导线相当于地线与导线反挂,可能减小导线与耦合地线间的距离。一般在覆冰、风压等相同气象条件下,地线弧垂变化要大于导线弧垂变化,即会增加导线与耦合地线间距离,大于DL/T 620-1997规程配合距离;在脱冰情况下,一般导线先期脱冰,地线后期脱冰,不会减小间隙。
2.2耦合地线的力学选择
耦合地线选择一般与按本线路的架空地线大小一致选择,力学特性可参考地线力学特性使用,这样
可方便对导线的电气距离配合及施工安装。架设耦合地线时还应综合考虑对各种交叉跨越的距离,带电作业等距离。
3安装方法及注意事项
安装方法：耦合地线采用LJ-35型镀锌钢绞线，挂于导线下方，视土壤电阻率大小可每间隔一根杆或杆杆接地，接地极使用长度2米的镀锌角钢1根，使用帕尔普金具作为悬挂和耐张金具。
注意事项：1、由于线路本身杆塔较矮，加装耦合地线后可能对下方道路或强、弱电线路交跨距离不满足规程要求，遇到这种情况可以将耦合地线开断，两侧做成尽头并接地。
2、对于砼电杆线路最好将线路横担及顶套抱箍一起接地，以尽可能的在遭受雷击时降低杆顶电位。
3、在实际运行中耦合地线不要作为光缆等弱电线路的承重钢绞线来一物多用。
4 效果观察
下表是从输电GIS系统中导出的2010、2011年全年雷击点月报，从表中可以看出该线路带宽3公里范围内2010年全年落雷227次，跳闸2次，2011年全年落雷342次，跳闸0次。说明安装耦合地线确实能够降低雷击跳闸率。
五 结语
采用加装耦合地线作为防雷措施一般在城区配网线路中应用较广，在实际运行中也取得了良好的防雷效果；在涟水供电公司输电线路上属于首次运用，从2010年11月份安装完成到2011年11月份将近1年时间的实际运行情况来看防雷效果较为明显，因此2011年底又在其他5条未全线架设架空避雷线的35千伏输电线路上装设了耦合地线，其防雷效果将通过2012年运行情况做进一步观察。
参考文献
[1]曾昭桂.《输配电线路运行和检修》（第二版）牡丹江电力技术学校
[2]王利国．110kV及35kV送电线路的防雷措施[J]．广西电业，2007，（4）．
[3]黄少红．如何有效防止架空输电线路雷击发生[J]．广东科技，2007，（S2）．
[4]向树明．浅淡如何有效防止架空输电线路的防雷措施[J].广东科技，2007，（11）．
[5]李建龙．输电线路的防雷措施[J]．农村电气化，2003，（5）．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。