架空输电相线容易在自然条件下受到各种危害,其中雷电危害不仅可以直接击中相线造成跳闸故障,还可以通过电磁场耦合使相线产生瞬时过电压,导致部分相线发生故障甚至整个供电系统瘫痪。为了电力系统能够正常运转,通常采取在架空输电相线上方架设屏蔽线(即避雷线),降低相线的直击雷危害,减弱相线上雷电耦合电压。在以往的研究中,对相线上的耦合电压研究较多,而屏蔽线的屏蔽效应研究相对较少,因此本文主要从屏蔽线保护输电相线作用入手,进行了相关分析,得出如下结论:(1)在柱坐标系中,通过二维时域有限差分算法和场线耦合模型,分析在不同影响因素下,垂直和水平两种结构三相线的末端耦合电压和屏蔽效应。单根屏蔽线使垂直结构模型的三相线末端耦合电压降低最大幅度后,耦合电压峰值为原来的67.2%;两根屏蔽线对于水平结构该数值则为55.97%。在一定范围内改变土壤电导率时,水平结构线路的屏蔽效应变化较垂直结构大,改变距离和屏蔽线高度时,垂直结构的线路屏蔽效应又相对较大。(2)将相线末端耦合电压分解为末端入射电压和末端散射电压,通过分析分析屏蔽线对两种结构的相线末端散射电压和入射电压的影响,屏蔽线对相线末端入射电压没有影响,对散射电压有明显的降低作用。改变电导率、距离和屏蔽线高度时,两种结构相线末端耦合入散射的电压峰值变化规律均相同。屏蔽线高度和线路水平结构的间距在几米范围内的变化不会对入射电压和散射电压产生显著的影响。(3)分析验证文中场线耦合的“两步走”算法中忽略了屏蔽线对雷电电场的影响,而通过三维场线一体化模型可以计算线路存在时电场的数值。通过C-R算法和时域有限差分算法对雷电回击产生的水平电场的理想电场项和表面阻抗项分量进行分析,土壤电导率不会影响理想电场项分量及其产生的耦合电压,使表面阻抗项分量及其产生电压的负峰值发生明显的改变。(4)通过对电气几何模型和先导发展模型的简单对比,提出改进电气几何模型的一种思路,在本文设定的情况下,改进算法得到的相线击跳闸率比原有算法要偏小一些。