输电线路加装耦合地线的作用及设计方法初探
摘要文章认为已运行的单避雷线输电线路在运行过程中发现线路的耐雷水平很低在杆塔机械强度足够大情况下可在导线下方加装耦合地线以提高线路的耐雷水平。
关键词单避雷线耦合地线设计方法输电线路
1引言
我国著名过电压专家解广润在《过电压及保护》一书中提到“在确实难以降低接地电阻时也可以在导线的下面加装一条架空地线虽然不能减少绕击率但能在雷击杆顶时起分流作用和耦合作用。运行经验证明加装耦合地线后线段的跳闸率约降低一半”。因此充分理解加装耦合地线能提高输电线路的耐雷水平是前提并且正确的设计和计算耦合地线是获得最大耦合系数和最佳防雷效果的根本目的。
2耦合地线的耦合系数与作用
21耦合系数的计算
加装耦合地线后的输电线路防雷计算方法与双地线线路通用计算方法相同只是耦合系数的计算略有不同。因此用马克思威尔方程来推导综合耦合系数的计算公式。
在雷击杆顶时雷电流的分布如附图1、2因导线是绝缘的导线无法通过雷电流故i
0。而流经杆塔的雷电流io
又可分成两路iR、iC故
为了使上式中的标号与k0公式中的标号一致将m、c、
分别用1、2、3替代即改写成
式中Z11、Z22分别为避雷线耦合地线的自波阻抗
耦合地线与避雷线的互波阻抗Z12Z2160l
导线与避雷线的互波阻抗Z13Z3160l
耦合线与导线的互波阻抗Z23Z3260l
如果忽略杆塔中的一段电压降则u2u1uo
由①、③式得
fI18226I2
根据耦合系数定义
k0

如果考虑电晕效应则综合耦合系数kk08226k1这时k值当然是处于单根避雷线与双根避雷线之间然而规程中所列出得两者数值差异不大故取用与双根避雷线下电晕效应系数相同数值。
22耦合地线的作用
①耦合地线和避雷线对各相导线之间的综合耦合系数增大。如原有单根避雷线对导线的耦合系数为K13而加装耦合地线后综合耦合系数变为
k0》K
或写成
k0
式中
K为避雷线对导线的耦合系数
K为耦合线对导线的耦合系数
K为避雷线对耦合线的耦合系数
K21为耦合线对避雷线的耦合系数
②对于山区线路来说避雷线保护角和杆塔高度与绕击率的关系可用来lgpα≈335表示。杆塔越高地形坡度越陡即坡角β越大这时的避雷线保护角实际上等于αβ由于保护角变大保护效应就越差绕击率也就越大。而耦合地线安装在导线的下方使杆塔有效高度有所降低。对雷电的放电过程来说相当于提高了有效的地面高度从而影响了先导放电向地面发展起到减少绕击发生的可能性。
f3耦合地线安装电r