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摘要：架设耦合地线是一种有效降低线路反击跳闸率的防雷措施。本文选取了典型的220kV同塔双回线路杆塔结构，利用ATP软件建立了输电线路建立了输电线路Jmarti模型和绝缘子先导闪络判据模块，研究不同杆塔接地电阻下耦合地线的不同配置方案时同塔双回输电线路单回及双回闪络耐雷水平，为同塔双回输电线路的前期设计和后期运维改造提供参考和依据。
关键词：耦合地线架设方式；220kV同塔双回输电线路反击；防雷效果
随着我国城市化进程加快，城区的不断外延，电力架空线路走廊的资源越来越少。为了提高线路单位走廊的输电容量，提高土地利用率，同塔并架技术被越来越广泛地投入使用。高压架空输电线路的雷击跳闸故障一直是影响世界各国电网安全供电的一个难题。当今雷害事故在线路全部跳闸事故中仍占很大的比重，特别是在雷电活动强的地区。同塔双回输电线路与相同电压等级的单回线路相比，避雷线对导线的屏蔽性能难免会变差，雷击杆塔时塔顶电位增加，线路反击跳闸率变高，并且存在着多回线路同时闪络跳闸的危险。同塔双回线路雷击双回同跳故障，将给电网稳定性造成很大的影响和冲击。因此，同塔双回线路的耐雷性能及其防同跳措施是电力部门极为关注的问题之一。
1计算方法
以如图1所示的220kV同塔双回典型线路为例，采用避雷线及耦合地线均直接接地的计算模型，用ATP仿真软件建立输电线路Jmarti模型和绝缘子先导闪络判据模块，计算不同接地电阻下的单回闪络、双回闪络及第四相闪络时的耐雷水平及耐雷水平随接地电阻的变化规律，以便与架设耦合地线后的数据作对比。耦合地线可以采取在塔顶（即第三根避雷线）和最下层导线下方架设两种方式。塔顶耦合地线架设在原有地线的正中间，高度与原地线高度一致。塔底耦合地线架设在最下层导线下方5m处中轴线位置。下面将分别对两种架设耦合地线方式对提高线路耐雷水平进行仿真计算分析。
塔顶或塔底架设耦合地线后的单回闪络、双回闪络及第四相闪络耐雷水平较未架设耦合地线时的耐雷水平高，但塔顶架设耦合地线后线路的耐雷水平提高幅度不大。而塔底架设耦合地线改善线路耐雷水平效果明显，单回闪络耐雷水平至少可提高21kA，双回闪络耐雷水平至少可提高36kA，第四相闪络耐雷水平可提高47kA左右。随着接地电阻的增大，塔底架设耦合地线提高线路耐雷性能的作用亦越来越大。
3允许左上相闪络
在允许一回闪络的情况下，塔顶架设耦合地线与塔底架设耦合地线对提高线路耐雷性能都有一定的作用，当耦合地线架设在塔底时对提高线路双回闪络及第四相闪络耐雷水平效果更好。随着接地电阻的增大，耦合地线架设在塔底的作用较架设在塔顶越来越大。
4正常运行时耦合地线不同挂点高度
当耦合地线挂点离地高度在17~23m的范围内变化时，其单回闪络、双回闪络及第四相闪络耐雷水平变化幅度很小，整体耐雷水平随着挂点高度的降低在下降，随着接地电阻的增大耦合地线挂点高度的变化对耐雷水平的影响在增大，但其增大幅度非常有限。
5允许左上相闪络时耦合地线不同挂点高度
允许左上相闪络时当耦合地线挂点离地高度在17~23m的范围内变化时，其双回闪络及第四相闪络耐雷水平变化幅度很小，整体耐雷水平随着挂点高度的降低在下降，随着接地电阻的增大耦合地线挂点高度的变化对耐雷水平的影响在增大，但其增大幅度非常有限。
6耦合地线对220KV回线路防雷特性的影响
6.1耦合地线对电压波形的影响
架设耦合地线可大幅降低绝缘子两端电压，单根耦合地线引起的电压降幅可达２０％。和在第４层横担中央设置耦合地线相比，离第１层横担较近的上层线路绝缘子两端电压在第１层横担安装耦合地线情况下降低较多；而相反的是，当在第４层横担中央架设耦合地线时，下层线路绝缘子两端电压较低。由此可得出，对于同塔多回线路而言，在杆塔不同位置架设耦合地线对上、下层不同回线路的影响不同，当耦合地线离线路越近时，则对其保护越好，防雷特性越好。另外，当同时设置２根耦合地线时，绝缘子两端电压最低，防雷效果最好。
6.2耦合地线对反击耐雷水平的影响。
安装耦合地线可降低杆塔电位及绝缘子两端电压，这里进一步计算不同耦合地线架设方式对应的反击耐雷水平来衡量对线路防雷特性的影响。任意接地电阻条件下，架设单根耦合地线可以将单回耐雷水平提高３０％以上；架设２根耦合地线的效果更好，可以将其提高４０％左右。而由于单回闪络为下层线路闪络，耦合地线离闪络回线路距离越近，防雷效果越好，在安装单根耦合地线情况下，在第１层横担架设对应的耐雷水平最低，而在离下层线路最近的第４层横担架设对应的耐雷水平最高。所以对于２２０ｋＶ此类包括不同电压等级的同塔多回线路，若考虑架设单根耦合地线，虽然较高层横担架设耦合地线对减少单回（下层）闪络效果不明显，但为提高多回耐雷水平、降低多回线路跳闸率，则应在最高层横担中央架设；若在经济、机械应力各方面条件允许的情况下，架设双根耦合地线的效果更好。
结束语
220kV同塔双回线路耦合地线架设在最下层横档下方时对提高线路雷电防护水平效果更佳。耦合地线挂点离地高度的变化对其耐雷性能的影响很小，因此在具体的线路改造时，同塔双回线路耦合地线挂点高度可根据线路实际情况，依据其他方面的设计要求和运行条件进行选择。在雷电活动比较强，降低线路杆塔接地电阻非常困难的地区，加装耦合地线能起到非常的提高线路反击耐雷水平的作用，但从经济角度考虑，按现在的电力线路建设费用估算，每公里需10多万元，投入费用较大，不宜大面积采用。
参考文献
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论文作者:祝晓辉1,胡伟涛2,陈长金3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：地线论文; 线路论文; 防雷论文; 电压论文; 绝缘子论文; 塔顶论文; 杆塔论文; 《电力设备》2017年第25期论文;