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摘 要：由于配电线路具有分布区域广，线路纵横交错的特点，雷电一直是影响线路安全的重要因素。而在配电线路中架设地线，对雷电感应过电压有着良好的屏蔽和防护效果。本文结合实际工作经验，从架设地线的概念出发，并着重就配电线路架设地线时对雷电感应过电压的防护原理和防护效果进行了探索与研究，保证了良好的屏蔽与防护效果。
关键词：配电线路；感应过电压；电阻率
中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0077-02
1 架设地线的概念
架空地线通常直接架设在杆塔顶部，通过钢筋混凝土电杆的主钢筋作为接地引下线，或专门接地引下线（如预应力钢筋混凝土电杆）与接地装置连接，将雷电流引入大地。架空地线与杆塔接地装置相配合，是当前配电线路最主要的防雷设施之一。架设地线在配电线路中的主要防雷作用，可归纳为以下几点[1]：
可防止大气过电压雷电直击导线和杆塔；可分流雷击电流，减少流入杆塔的雷电流，使塔頂的电位降低；与导线的耦合作用，可降低线路绝缘所承受的直接雷击电压；对导线具有屏蔽作用，可明显降低雷击时配电线路上的感应过电压。
2 架设电线对雷电感应过电压的防护原理
对有架设地线的配电线路，由于其良好的电磁屏蔽作用，可使得配电线路中的感应过电压明显降低。其屏蔽原理为：架设地线后，地线和大地相连接并保持地电位，可看作是将一部分“大地”引入导线的近区。对于静电感应，其影响相当于在导线——大地回路附近增加了一个地线——大地的短路环，从而抵消了一部分线路中的电磁感应电动势，并明显降低了配电线路中的感应过电压。同时，也可通过下列计算来表达架设电线，对感应过电压的屏蔽作用：
架设配电线路和地线的平均高度分别为hc和hs（单位为m）。在地线还没有接地时，可得出配电线路和地线中的感应过电压分别为式（1）和式（2）[2]。
式（2）中：S-雷击点与线路的垂直距离，m；I-雷电流幅值，kA，一般取I≤1000kA。
由于架设地线实际工作时是接地的，其电位为零。为了满足这一条件，可假设在地线中再叠加一个-Us的感应电压，而其又将在配电线路中产生耦合电压k0（-Us），k0是地线和配电线路之间的几何耦合系数。因此，当配电线路架设地线时，线路中的实际感应过电压可表示为式（3）。
U′c=Uc-k0US=Uc（1-k0
）≈Uc（1-k0）（3）
从式（3）中可看出，通过架设电线的屏蔽作用，可使得配电线路中感应电压下降至（1～k）倍。其中，地线和线路之间的几何耦合系数越大，配电线路中的感应过电压则会越低，其屏蔽防护效果也越好。
3 架设地线对感应过电压具体防护效果的分析
3.1 计算参数的选取
（1）闪络密度。我国的雷电活动非常频繁，约有21个省会城市雷暴日都在50d以上。文章按照每年40个雷暴日进行计算，则闪络密度选择为2.78次/（km2·a）。
（2）大地电阻率。大地电阻率对传输线路的大地瞬态阻抗，以及雷电瞬变电磁场都有着很大的影响，并会间接影响到配电线路的绝缘闪络率[3]。在文章中，分别选择了50、100、200、500、1000、1500这6种大地电阻率（单位为Ω·m）来进行计算。
（3）线路参数的选择。线路中相导线和边相导线的对地高度分别为11m和10m，导线的截面积是185mm2，总长度和线路的档距则分别为3200m和80m。电杆采用的是自然接地的方式。采用CDEGS软件计算得出的工频接地电阻值R以及大地电阻率，即可计算得到冲击电阻Rg。详细计算结果见表1。
3.2 绝缘闪络率的计算与分析
由于雷电感应过电压的幅值，在100kV配电线路中约为100～150kV左右。因此在文章中，分别选择了100kV和150kV作为绝缘闪络的划定依据。
3.2.1 100kV闪络电压
当绝缘子闪络电压为100kV时，在以上6种大地电阻率的情况下，有架设地线和没有架设地线的绝缘闪络率的计算结果，如表2所示。
从表2中可看出，随着大地电阻率的增加，有、无地线时的线路闪络率均呈现为上升趋势，这是由于随着电阻率的增加，线路感应过电压的水平提高。同时也可看出，在有架设地线的情况下，配电线路的闪络率得到明显下降，其降低幅度为72.2～73.5%。
3.3.2 150kV闪络电压
当绝缘子闪络电压为150kV时，在以上6种大地电阻率的情况下，有架设地线和没有架设地线的绝缘闪络率的计算结果，如表3所示。
从表3中可看出，随着大地电阻率的增加，有、无地线时的线路闪络率也同样呈现为上升。同时，在有架设地线的情况下配电线路的闪络率也出现明显下降，其降低幅度为81.4～84.1%。
综合两种条件下，有、无架设地线的时配电线路的闪络率可看出，当架设地线后线路的闪络率出现明显下降，其综合降低幅度为72.2～84.1%之间，起到了良好的防护效果。
4 结束语
综上所述，配电线路作为电力系统与用户相连的重要环节，同样也是整个电力网络的末梢神经。然而由于配电线路自身绝缘水平较低，往往容易受到雷电感应过电压的损害。文章从架设地线的概念出发，并着重就配电线路架设地线时，对雷电感应过电压的防护原理和防护效果进行了探索与研究。经过相关数据计算证明，在有架设地线的配电线路中，其线路的闪络率出现明显下降，降低幅度可达到了72.2～84.1%左右，从而起到了良好的屏蔽与防护效果。
参考文献
[1]甄雄辉.10kV配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果分析[J].中国高新技术企业，2015（29）：135～136.
[2]边 凯，陈维江，沈海滨，等.配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果[J].高电压技术，2013（04）：993～999.
[3]马晓晨.配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果[J].科技资讯，2017（06）：37～38.
收稿日期：2018-7-14
作者简介：邹洪生（1985-），男，广东东源人，大专，从事电力监理工作。
关键词：配电线路；感应过电压；电阻率
中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0077-02
1 架设地线的概念
架空地线通常直接架设在杆塔顶部，通过钢筋混凝土电杆的主钢筋作为接地引下线，或专门接地引下线（如预应力钢筋混凝土电杆）与接地装置连接，将雷电流引入大地。架空地线与杆塔接地装置相配合，是当前配电线路最主要的防雷设施之一。架设地线在配电线路中的主要防雷作用，可归纳为以下几点[1]：
可防止大气过电压雷电直击导线和杆塔；可分流雷击电流，减少流入杆塔的雷电流，使塔頂的电位降低；与导线的耦合作用，可降低线路绝缘所承受的直接雷击电压；对导线具有屏蔽作用，可明显降低雷击时配电线路上的感应过电压。
2 架设电线对雷电感应过电压的防护原理
对有架设地线的配电线路，由于其良好的电磁屏蔽作用，可使得配电线路中的感应过电压明显降低。其屏蔽原理为：架设地线后，地线和大地相连接并保持地电位，可看作是将一部分“大地”引入导线的近区。对于静电感应，其影响相当于在导线——大地回路附近增加了一个地线——大地的短路环，从而抵消了一部分线路中的电磁感应电动势，并明显降低了配电线路中的感应过电压。同时，也可通过下列计算来表达架设电线，对感应过电压的屏蔽作用：
架设配电线路和地线的平均高度分别为hc和hs（单位为m）。在地线还没有接地时，可得出配电线路和地线中的感应过电压分别为式（1）和式（2）[2]。
式（2）中：S-雷击点与线路的垂直距离，m；I-雷电流幅值，kA，一般取I≤1000kA。
由于架设地线实际工作时是接地的，其电位为零。为了满足这一条件，可假设在地线中再叠加一个-Us的感应电压，而其又将在配电线路中产生耦合电压k0（-Us），k0是地线和配电线路之间的几何耦合系数。因此，当配电线路架设地线时，线路中的实际感应过电压可表示为式（3）。
U′c=Uc-k0US=Uc（1-k0
）≈Uc（1-k0）（3）
从式（3）中可看出，通过架设电线的屏蔽作用，可使得配电线路中感应电压下降至（1～k）倍。其中，地线和线路之间的几何耦合系数越大，配电线路中的感应过电压则会越低，其屏蔽防护效果也越好。
3 架设地线对感应过电压具体防护效果的分析
3.1 计算参数的选取
（1）闪络密度。我国的雷电活动非常频繁，约有21个省会城市雷暴日都在50d以上。文章按照每年40个雷暴日进行计算，则闪络密度选择为2.78次/（km2·a）。
（2）大地电阻率。大地电阻率对传输线路的大地瞬态阻抗，以及雷电瞬变电磁场都有着很大的影响，并会间接影响到配电线路的绝缘闪络率[3]。在文章中，分别选择了50、100、200、500、1000、1500这6种大地电阻率（单位为Ω·m）来进行计算。
（3）线路参数的选择。线路中相导线和边相导线的对地高度分别为11m和10m，导线的截面积是185mm2，总长度和线路的档距则分别为3200m和80m。电杆采用的是自然接地的方式。采用CDEGS软件计算得出的工频接地电阻值R以及大地电阻率，即可计算得到冲击电阻Rg。详细计算结果见表1。
3.2 绝缘闪络率的计算与分析
由于雷电感应过电压的幅值，在100kV配电线路中约为100～150kV左右。因此在文章中，分别选择了100kV和150kV作为绝缘闪络的划定依据。
3.2.1 100kV闪络电压
当绝缘子闪络电压为100kV时，在以上6种大地电阻率的情况下，有架设地线和没有架设地线的绝缘闪络率的计算结果，如表2所示。
从表2中可看出，随着大地电阻率的增加，有、无地线时的线路闪络率均呈现为上升趋势，这是由于随着电阻率的增加，线路感应过电压的水平提高。同时也可看出，在有架设地线的情况下，配电线路的闪络率得到明显下降，其降低幅度为72.2～73.5%。
3.3.2 150kV闪络电压
当绝缘子闪络电压为150kV时，在以上6种大地电阻率的情况下，有架设地线和没有架设地线的绝缘闪络率的计算结果，如表3所示。
从表3中可看出，随着大地电阻率的增加，有、无地线时的线路闪络率也同样呈现为上升。同时，在有架设地线的情况下配电线路的闪络率也出现明显下降，其降低幅度为81.4～84.1%。
综合两种条件下，有、无架设地线的时配电线路的闪络率可看出，当架设地线后线路的闪络率出现明显下降，其综合降低幅度为72.2～84.1%之间，起到了良好的防护效果。
4 结束语
综上所述，配电线路作为电力系统与用户相连的重要环节，同样也是整个电力网络的末梢神经。然而由于配电线路自身绝缘水平较低，往往容易受到雷电感应过电压的损害。文章从架设地线的概念出发，并着重就配电线路架设地线时，对雷电感应过电压的防护原理和防护效果进行了探索与研究。经过相关数据计算证明，在有架设地线的配电线路中，其线路的闪络率出现明显下降，降低幅度可达到了72.2～84.1%左右，从而起到了良好的屏蔽与防护效果。
参考文献
[1]甄雄辉.10kV配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果分析[J].中国高新技术企业，2015（29）：135～136.
[2]边 凯，陈维江，沈海滨，等.配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果[J].高电压技术，2013（04）：993～999.
[3]马晓晨.配电线路架设地线对雷电感应过电压的防护效果[J].科技资讯，2017（06）：37～38.
收稿日期：2018-7-14
作者简介：邹洪生（1985-），男，广东东源人，大专，从事电力监理工作。