0 引言

随着多年的运行与实践，各类发电场、变电站的整体防雷性能得到全面的提升，各个部位的防雷措施已得到很好的保护。但是在站内电缆线路的防雷保护方面仍然存在一些不足之处，特别是针对10 kV电压等级的架空输电线路和电缆沟埋地电缆的防雷保护还停留在配电线路电压等级的思路中。由于输电线路的防雷规划是按照电压等级进行分级配置防雷的。而10 kV线路一般是作为城市配电线路，对稳定性要求相对较低，因此采用低端的防雷配置，这就导致目前对低压等级的架空线路和电力电缆的研究相对缺少，直接采用高电压等级的防雷措施技术经济不合理。但是，10 kV电压等级作为各类电站的重要电压等级，其安全性要求比一般的配电线路要求更高。特别是抽水蓄能类电站，由于其包含上下库两个库体，在进行闸门控制与监测信号传输时，需要在山体表面架设10 kV电压等级的高压电缆与部分控制和信号电缆，一般在山体表面开挖电缆沟，采用上层高压电缆，下层控制与信号电缆的同沟敷设方式。同时常规变电站电缆沟内部通常会有与主网接地导体材质及尺寸都相同的接地导体，这些接地导体和电缆支架焊连在一起，每隔一定距离与主接地网相连[1-2]。而一些电站通常包含沿山坡敷设的电缆沟区域，通常采用高压电缆两端接地的方式，由于没有采用任何的防雷措施，仅仅采用屏蔽层两端接地的方式，其雷害情况等同于架空电缆。当线路遭受雷击时，电缆的护层易被烧毁，护套芯线间的绝缘易被击穿，严重时电缆线路会全部或部分中断[3]。同时，当沿山坡的电缆沟距离较长时，如抽水蓄能电站上下库之间的电缆沟距离大多数在几千米，当雷击高压电缆中部时，由于雷电流无法及时泄放，将会在高压电缆铠甲层由雷击点向接地处传播，传播过程中将会造成高压电缆线芯电压急剧升高，同时由于空间电磁耦合的影响，对埋设于同沟中的控制（信号）电缆将会感应出很高的电压，对二次设备产生严重的影响。

本文通过建立分布式电缆模型，采用ATP-EM⁃TP模拟高压电缆遭受雷击下，高压电缆缆芯的雷击感应电压，以及雷击高压电缆时对单端接地及双端接地情况下二次电缆的影响，就二次电缆采用双端接地时附加电流的影响进行分析，最后在实验分析的基础上提出了改进措施[4]。

1 电缆分布式参数及耦合模型的建立

1.1 电缆结构及分布式参数模型

笔者主要对10 kV高压电缆与多芯控制电缆进行相应分析，且这两种电缆型号在电站电缆沟配置中具有普遍性的意义。单芯交联聚乙烯电缆模型的结构图见图1。。

图1 单芯交联聚乙烯电缆结构模型 Fig.1 Single core crosslinked polyethylene cable structure model

对于控制电缆，本文采用多芯电缆，见图2。

由于雷电流的波长一般在几千米左右，而长距离的电缆沟中高压电缆的长度与雷电流的波长接近。因此，在分析高压电缆铠甲层及缆芯电压分布时，需要采取分布式参数进行仿真计算才能够得到相对准确的数据[5-7]。同时，由于交联聚乙烯高压电缆良好的绝缘性能，当绝缘没有破坏时，铠甲层对地的绝缘电阻以及缆芯对铠甲层的绝缘电阻可以达到几百兆欧的水平，所以我们建立起来的分布式参数模型忽略电缆各层之间的电导。建立分布式参数模型见图3。

论，该频率f的瑞利面波相速度λR/2可以近似反映f深度处地下介质的平均弹性性质，因此该频率f的勘探深度H近似为：

图2 控制电缆结构模型 Fig.2 Control cable structure model

图3 电缆分布式参数模型 Fig.3 Distributed parameter model of cable

1.2 参数计算

根据电线电缆手册和电力工程电气设备手册，可以得到电缆参数的计算公式如下：

式中：R为高压电缆缆芯电阻或者其铠甲层电阻，Ω/cm；ρ20是导体在20℃时的电阻率，Ω∙cm；A为导体截面积，mm2；α是温度系数；t为温度；L1和L2分别是电缆缆芯与铠甲层单位长度电感，nH/cm；Li和Le分别是电缆缆芯单位长度的内感和外感，nH/cm；S是导体之间的距离，cm；r1是电缆缆芯半径，cm；r2是铠甲层的平均半径，cm。

根据分布式参数模型，进行ATP-EMPT仿真，同样每隔500 m设置一个观测点。C0-电缆端头，C5-距端头500 m，C10-距电缆端头1 km，C15-距电缆端头1.5 km。

1.3 控制电缆耦合模型

由于控制电缆与高压电缆同沟敷设，当雷电流沿高压电缆铠甲层传播时，由于场线耦合与强烈的空间电磁场发射，将会导致控制电缆缆芯产生严重的过电压，危及二次系统。

按照国际标准，电缆沟一般采用上层敷设高压电缆，下层敷设控制与信号电缆的方式。对于10 kV高压电缆，其敷设间距一般为50 mm。

目前对于电磁场干扰方面的分析较为全面，就其传播方式来说，主要有4种途径，即电场耦合、磁场耦合、电磁场耦合以及直接电路耦合[8]。对于距离较近的高压电缆与控制电缆同沟敷设的情况，我们近似认为起主要干扰作用的是电场耦合与磁场耦合，对于距离较远时，分析多以空间电磁场干扰为主。

对于电场干扰的情况来说，任何电子设备之间都存在着分布电容，高压电缆与控制电缆之间距离较近，分布电容作用非常明显，当高压电缆铠甲层有高频感应电压时，会在控制电缆表面形成传导型干扰。电场耦合模型见图4，磁场耦合模型见图5。

图4 电场耦合模型 Fig.4 Electric field coupling model

图5 磁场耦合模型 Fig.5 Magnetic field coupling model

以1号线代表高压电缆铠甲层，2号线代表控制电缆屏蔽层，根据等效运算公式，可以得到1号线对地电压为

其中：Φ和φ分别是标准正态分布的分布和密度函数，表示现有试验点上的最小响应值，表示Kriging模型对x点仿真响应的后验估计。由式(4)可以看出：在已有试验点上重复进行仿真试验，不能改进目标函数(EI(x)=0)；Kriging预测值越小于准则第一项的取值越大，说明EI准则倾向于在Kriging预测值小的局部最优区域选取新试验点；在Kriging预测标准差大的未探索区域，EI准则的第二项取值也大，说明EI准则兼具探索潜在最优区域的能力。

当R很大时，可以简化得到对应公式

当R很小时，可简化为另一种形式

对于磁场干扰的情况，我们以电感之间的相互耦合为出发点，可以得到高压电缆在控制电缆屏蔽层的感应电压为

更年轻、更饱满化的设计是路虎未来的一种趋势，尽管吴滨也认为曾经造型方正的路虎发现更有味道，但优秀的设计从来都不是饱含情怀的炒冷饭而是一种不断探索进化的过程。全新的大灯、饱满的前脸、充满张力的侧面线条，这些都是路虎革新设计中吴滨偏爱的细节。而像水箱格栅的造型、发动机盖上的英文以及黑色处理的A柱，这些又是对经典路虎车型有传承的细节。在吴滨的理解中，路虎渴望旗下的每款车都能清晰地令人们感知它的品牌内涵，但每一辆车却又需要在这种大风格下具备独特的性格。这是设计中极难把控的一点，当然这也是设计颇具趣味的一面。

5）1985－2016年，巢湖流域有4个评价单元为正值，4个评价单元为负值，表明该时间段内巢湖流域土地利用程度呈双向变化，土地利用程度变化较大的地区为含山和巢湖，说明这2个地区的土地利用受人类活动的影响较大。

可以发现，雷电流击中点附近的控制电缆电压幅值较高，其他点的电压幅值普遍偏小。其防雷保护效果非常明显。

2 雷电直击高压电缆时缆芯及二次电缆的感应电压仿真

2.1 高压电缆缆芯感应过电压仿真

采用ATP-EMTP对高压电缆进行仿真，雷电流波形采用标准的2.6/50 μs波形，仿真雷电流采用Heidler冲击波电源模拟。由于多数电站山坡电缆沟中电缆两端接地的地网配置不均匀，且此类电站多处在岩层区域，其土壤电阻率很高。在本仿真过程中，我们将接地电阻设定为5 Ω，根据DL/T-620的统计与当地的雷电定位系统，我们可以知道雷电流波形的幅值大部分集中在7.8～65 kA。以平均的10 kA作为实验雷电流，对雷击电缆中部进行仿真。

对高压电缆，每隔500 m设置一个观测点。V0-电缆端头，V5-距端头500 m，V10-距电缆端头1 km，V15-距电缆端头1.5 km。可以得到仿真结果见图6和图7。

图6 铠甲层电压分布 Fig.6 Armor layer voltage distribution

图7 电缆缆芯层电压分布 Fig.7 Cable core voltage distribution

我们发现，当雷击中高压电缆的铠甲层中央时，铠甲层的电压幅值分布按照从雷击点到接地点不断减少，且由于电缆铠甲层的电感与电容的作用，导致雷电流波形传播有一定的延时，分析电缆铠甲层中间部位的电压分布，我们可以发现在0.03 ms和0.06 ms的时候，由于分布式参数的原因，导致电缆中间位置发生了雷电流波形的叠加。

分析电缆缆芯的电压幅值分布，我们可以发现，当电缆铠甲层中部遭受雷击时，电缆缆芯中部的感应电压幅值并不是最大的，其电压幅值相对于铠甲层接地位置对应的缆芯电压幅值还稍微小一些。

9月25日，水利部机关及在京直属单位第21届离退休干部运动会在京举办。水利部党组副书记、副部长矫勇宣布运动会开幕，水利部党组成员、副部长刘宁致词，水利部党组成员刘雅鸣主持开幕式。

2.2 控制电缆感应过电压仿真

屏蔽电缆两端由于接在不同的地网上，当雷电流进入地网后，会造成屏蔽层接地两端电位不等，产生附加电流[8]。

式中：C1和C2分别是缆芯与铠甲之间的电容、铠甲与大地之间的电容，F/cm；ε0是真空介电常数，其值为8.86×10-12F/m；εr为电缆各层的相对介电常数；do、di为电缆各层的内径与外径。

可以得到控制电缆屏蔽层感应电压幅值分布见图8和图9。

图8 控制电缆单端接地非接地侧 Fig.8 Control cable single-ended ground non-grounded side

图9 控制电缆双端接地 Fig.9 Control cable double-ended ground

通过仿真分析可以发现当对控制电缆采用单端接地时，当雷电流幅值为10 kA时，控制电缆屏蔽层的电压幅值出现在屏蔽层非接地端的首段，可以达到5 kV的高压，可能会造成控制电缆的绝缘层击穿。当采用屏蔽层双端接地时，电压幅值仅仅达到2 kV，处于控制电缆绝缘耐受电压范围内。

通过仿真分析，我们发现，在采用避雷线的防雷改进措施后，控制电缆的感应过电压幅值能够有效地控制在一个很小的电压幅值，对控制电缆的危害得到有效的保障。

图10 沿途设置接地极 Fig.10 Set the grounding pole along the way

解析：将合金加入足量NaOH溶液中,只有Al参与反应,加入足量稀盐酸中,两种金属均反应,由得失电子守恒可知,Al与足量NaOH溶液反应和与足量稀盐酸反应得到的气体的量相同,均为6.72L,故Mg与稀盐酸反应产生的气体为11.2L-6.72L=4.48L,结合关系式Mg～H2↑或得失电子守恒知,,m(Mg)=n(Mg)×24g·mol-1=4.8g,此处计算的质量为原来的一半,故原有质量为9.6g。本题答案应为D。

若采用电缆沟上端加装避雷线的防护措施时，设置避雷线的架设高度为0.5 m，沿途每隔100 m设置一个避雷线接地支架。仿真分析雷电直接击中避雷线时，控制电缆采用双端接地时，由于耦合作用在控制电缆感应的电压幅值见图11。

图11 控制电缆感应电压 Fig.11 Control cable induced voltage

若采用每隔400 m设置一个接地装置时，通过仿真分析可以得到控制电缆电压幅值分布见图10。

2.3 屏蔽层接地点两端电位不等时感应电压分析

由于控制电缆屏蔽层在任意一端接地时都能消除容性耦合，只有将屏蔽层两端都接地时才会消除感性耦合，但同时又可能会导致两接地端电压差形成附加电流[7]。

同时，当控制电缆屏蔽层感应出耦合电压时，当控制电缆屏蔽层采用不同的接地方式时，可能得到不同的感应电压幅值[9]。

当与主接地网相连接的接地端由于雷电流入地作用，使得其相对地点电位达到2 kV时，就可能导致控制电缆感应出较高的电压，影响二次电缆的安全。

直接关系太湖水环境和太湖周边居民饮用水安全的最大的入太湖河流望虞河的“河长”正是江苏省委书记罗志军。江苏早在2010年就对15条入太湖的主要河流实行“双河长制”，即分别由省政府领导、有关厅局负责人等担任省级层面的“河长”，地方层面的“河长”由河流流经的县（市、区）政府负责人担任，“双河长”共同负责15条河流的水污染防治。江苏省政府有关文件明确太湖“河长”们的主要责任是：组织编制并领导实施所负责河流的水环境综合整治规划，协调解决工作中的矛盾和问题，抓好督促检查，确保规划、项目、资金和责任“四落实”，带动治污工作深入开展，限期实现河流水环境整治目标。

通过设置n×n的等效接地网，接地网所在地区的电阻率为100Ω∙m的情况下，我们发现，当入地雷电流幅值达到50 kA时，距离主避雷针的雷电流入地点分别为V1-10m、V2-20m、V3-30m、V4-40m、V5-50 m处的地电位随时间的变化见图12[10-11]。

建立和完善河长制工作的监督、评价和问责制度，拓宽公众参与渠道，营造良好的社会氛围，实现对区域范围内河湖的有效保护。

图12 地点电位分布图 Fig.12 Ground potenial distrbution

通过图形可发现，当入地雷电流幅值为50 kA时，距离主避雷针为40 m以后的位置的电位幅值不会超过2 kV，可以保证控制电缆的屏蔽效果[12-15]。

3 结论

1）建立了电缆分布式参数模型，就雷击高压电缆中部进行了仿真分析，发现在铠甲层端部及缆芯层中部的雷电过电压幅值最高；并提出了采用增设电缆沟击中接地装置、架设可以保护电缆沟的避雷针或在电缆沟的两侧分别实施独立的铠甲层集中接地装置和避雷针击中接地装置等防雷改进措施。

认证认可共享的信息应主要来源于政府，因认证认可的信息资源大部分掌握在政府手中，只是信息相对较零散，通过运用现代信息技术，平台可将认证认可信息整合集中起来，其中认证认可相关信息主要可包括技术法规、标准、合格评定、国际互认、信息通报、案例分析等数据库。从“技术、资源、服务”三大维度实现认证认可信息资源碎片化向集成化转变，依据“政府倡导、社会共建、统筹规划、整合发展、互联互通、信息共享”的指导思想，遵循“先进性、实用性、可靠性、安全性、可拓展性”的建设原则。

2）针对二次电缆的耦合感应过电压，仿真发现采用双端接地时感应过电压较小，并就每隔一段距离设置独立的接地装置进行仿真，发现可以有效抑制感应过电压的幅值；并对在电缆沟上端架设避雷线的保护措施进行了仿真，同时发现能够更加有效地抑制感应过电压的幅值。

综上所述，我认为小学数学要和网络技术有机结合，首先要充分考虑小学数学的学科特点，合理运用网络技术，使两者真正做到相互促进。我想，这样就一定能激发学生学习的兴趣，调动学生学习的主动性，全面促进学生的发展，使学生爱上充满乐趣的数学课。

3）针对山坡电缆沟中控制电缆采用双端接地时，由于雷电入地导致与主接地网相连的接地点一端电位抬升，形成的附加电流对控制电缆的影响，分析确定了在50 kA的雷电流入地的情况下，距离主避雷针入地点40 m以上时，可以有效抑制控制电缆附加电流的影响。

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