基于有限元法的埋地電纜防雷屏蔽線防護效果分析

（南瑞集團（國網電力科學研究院）有限公司，南京211106）

0 前言

相較于傳統的架空敷設方式，電纜埋地敷設具有占地少、輸電性能穩定、安全性高、環境污染少等優點，得到了越來越廣泛的應用[1]。埋地電纜遭受雷電直擊的概率很小[2]，大多存在于電纜附近地面存在孔洞、覆土較為松散或存在壕溝等少數情況，但是電纜遭受雷電電磁干擾影響的現象較為常見[3]，感應過電壓擊穿電纜護套絕緣層的事故時有發生[4]。

國內外學者針對埋地電纜受雷電電磁影響開展了大量研究，利用數值仿真[5-6]與試驗手段[7-8]為埋地電纜的雷電防護提供了大量參考，也設計制訂了一系列防護規范和建議[9-10]。目前，埋地電纜的雷電防護主要通過提高電纜耐雷水平和敷設防雷屏蔽線等措施[11-12]，但這些措施多限于一般性和經驗性的設計原則描述，缺乏如土壤電阻率、防雷屏蔽線尺寸等不同參數對具體防護效果的定量與定性分析，也缺乏對土壤分層情況的討論。

從理論角度分析防雷屏蔽線對埋地電纜的保護效果，利用有限元法[13]計算敷設防雷屏蔽線前后的電纜周圍電位與電場強度，分析土壤電阻率、屏蔽線與電纜間距、屏蔽線尺寸對防護效果的影響，最后分析土壤分層情況下土壤電阻率數值對電纜電位與電場強度的影響，埋地電纜的雷電防護提供理論參考。

1 防雷屏蔽線的保護作用

分析防雷屏蔽線對埋地電纜的保護作用可以借鑒采用電氣幾何模型[14]。電氣幾何模型在分析線路繞擊與屏蔽方面效果明顯，其核心是擊距概念[15]。……