输电线路防雷技术
输电线路防雷措施
输电线路防雷措施在输电线路遭受雷击时，雷电会对输电线路造成过电压冲击，破坏输电线路的绝缘层使其出现闪络或产生涉漏电弧的现象，严重时可能会导致输电线路发生相间短路或者对地短路的故障，进而导致事故跳闸，如果不能在受到雷击的输电线路进行有效的处理措施，则会导致电力系统的供电中断，影响人们的日常生产和生活。
输电线路的防雷措施有：（1）避雷线（架空地线）：沿全线装设避雷线是目前为止110KV及其以上架空线最重要和最有效的防雷措施。
35KV及以下一般不全线架设避雷器，因为其绝缘水平较低，即使增加绝缘水平仍很难防止直击雷，可以靠增加绝缘水平使线路在短时间故障情况运行，主要靠消弧线圈和自动重合闸装置。
（2）降低杆塔接地电阻：这是提高线路耐雷水平和减少反击概率的主要措施，措施有采用多根放射状水平接地体、降阻模块等。
反击是当雷电击到避雷针时，雷电流经过接地装置通入大地。
若接地装置的接地电阻过大，它通过雷电流时电位将升的很高，作用在线路或设备的绝缘体，可使绝缘发生击穿。
接地导体由于地电位升高可以反过来向带电导体放电的这种现象叫“雷电反击”。
（3）加强线路的绝缘：如增加绝缘子的片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气距离。
在实施上有很大的难度，一般为提高线路的耐雷水平，均优先采用降低杆塔接地电阻的方法。
（4）耦合地线：在导线的下方加装一条耦合地线，具有一定的分流作用和增大导地线之间的耦合系数，可提高线路的耐雷水平和降低雷击跳闸率。
（5）消弧线圈：能使雷电过电压所引起的单相对地冲击闪络不转变为稳定的工频电弧，即大大减少建弧率和断路器的跳闸次数。
（6）避雷器：不作密集安装，仅用作线路上雷电过电压特别大或绝缘薄弱的防雷保护。
能免除线路的冲击闪络，使建弧率降为零。
（7）不平和绝缘：为了避免线路落雷时双回路同事闪络跳闸而造成的完全停电的严重局面，当采用通常的防雷措施都不能满足要求时，在雷击线路时绝缘水平较低的线路首先跳闸，保护了其他线路。
电网防雷保护方案
电网防雷保护方案1.地网防雷保护：通过构建合适的地网系统来保护电网免受雷击。
地网主要由埋入地下的导体组成，通过连接电网设备以及地面的金属构造物，将雷击电流引导到地下，并将电流迅速分散，减小对电网设备的损害。
2.避雷针防雷保护：通过在电网设备附近安装避雷针，将雷电击中的电流引导到避雷针上，再通过接地系统将电流迅速分散到地下。
避雷针可以在电网设备上部安装，以提供更好的保护效果。
3.避雷帽防雷保护：在高压输电线路的杆塔或绝缘子上安装避雷帽，避免雷击直接对设备进行损害。
避雷帽可以通过引导雷击电流到地网或导线上进行分散，来保护设备不受损害。
4.避雷器防雷保护：安装避雷器来保护电网设备免受雷击。
避雷器是一种防雷保护设备，能够根据雷电产生的高压来引导雷电电流，保护设备免受雷击。
避雷器通常安装在电网设备的进出口处，具有较高的额定电压和额定放电电流，能够承受雷电冲击。
5.绝缘子防雷保护：通过合理选择和安装绝缘子，避免绝缘子因雷击而破损，保护电网设备免受损害。
绝缘子通常安装在电网设备杆塔上，起到支撑、固定电线的作用。
选用高强度、高耐热、耐候性好的绝缘子，并进行合适的间距安装，能够有效防止雷电对绝缘子的损坏。
6.屏蔽防雷保护：通过在电网设备和电线附近建立合适的金属屏蔽，将雷电击中的电流引导到屏蔽导体上，再通过接地系统将电流迅速分散到地下，减小对设备的损害。
屏蔽一般由金属构造物、金属网或金属地板等组成，能够有效地屏蔽雷电的入侵。
7.监测防雷保护：通过安装雷电监测系统，及时监测周围的雷电活动，并提供报警信息，使得人员能够提前采取防护措施，防止雷电对电网设备的损害。
8.维护防雷保护：定期检查和维护电网防雷保护设备，确保其正常运行和完好性。
检查包括检验导线、避雷针、避雷帽、绝缘子等设备的安装情况、电气连接的可靠性，并及时更换损坏或老化的设备，确保电网防雷保护的有效性。
以上是针对电网的防雷保护方案建议，通过综合运用各种防护措施，可以有效地保护电网免受雷击，降低雷击对电网设备的损害。
输电线路防雷技术
直击雷过电压雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压反击：雷击杆塔或避雷线，造成绝缘子接地端电位比导线高绕击：雷电击中导线感应雷过电压雷击线路附近大地，由电磁感应在导线上产生的过电压（只对35kV以下线路有危险）雷击输线路的后果¾线路发生短路接地故障¾雷电波沿线路侵入变电所，破坏电气设备绝缘，造成停电事故衡量线路防雷性能的综合指标¾耐雷水平：线路遭受雷击所能耐受不至于引起闪络的最大雷电流（kA）¾雷击跳闸率：每100km线路每年因雷击引起的跳闸次数¾静电感应先导阶段（假设为负先导）由于静电感应，最靠近先导通道的一段导线上感应形成形成束缚电荷主放电阶段先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和，导线上的正束缚电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播由于主放电的平均速度很快，导线上的束缚电荷的释放过程也很快，所以形成的电压波u＝iZ幅值可能很高由于避雷线耦合作用出现的电位：ku t 极性与雷电流相同雷击塔顶时的感应电位：极性与雷电流相反ah d (1-k 0)(最大值）导线电位¾雷击杆塔时导线的电位f d i t k ah u τ/)1(0−=f d t i t d t k ah ku u ku u τ/)1(0−−=+=)1(0k ah ku u ku U d t i t d −−=+=α雷击避雷线档距中央示意图情况1A 点最高电位fs v l τ<×/5.02sss A Z Z Z Z v l u +=002αAs u k u )1(−=空气间隙最高电压U s 等于间隙的U 50%时得到最小间隙距离SkV S U 750%50=ss s Z Z Z Z v k S +−≥002750)1(α我国规程1012.0+≥l S¾雷击杆塔时的跳闸率n 1η11NgP n =)a km /1(22⋅=ηαP NP n ¾绕击导线时的跳闸率n 2g ：为击杆率，雷击杆塔次数占雷击线路总数的比例；与避雷线根数和地形有关P 1：雷电流幅值超过雷击杆塔的耐雷水平的概率P a ：绕击率，P 2：雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率降低杆塔接地电阻土壤电阻率低的地区，应充分利用铁塔、钢筋混凝土杆的自然接地电阻土壤电阻率高的地区，可采用多根放射形接地体或连续伸长接地体以及垂直接地电极等措施架设耦合地线降低杆塔接地电阻有困难时，在导线下方架设一条接地线。
输电线路防雷措施
输电线路防雷措施随着电力工业的发展，输电线路的建设越来越普及，但雷击事故也时有发生，给人们的生活和生产带来了很大的困扰。
为了保障输电线路的安全运行，我们必须采取一系列的防雷措施。
要合理选择输电线路的走向。
在选择线路走向时，应尽量避免穿越雷区或高雷电活动区域，减少雷击的风险。
同时，还要考虑地形地貌等因素，选择相对安全的地带进行线路布置。
要加强对输电线路的绝缘保护。
绝缘设备是防止雷电进入输电线路的重要设备，其作用是将雷电击中的线路与地之间的电压差保持在安全范围内，防止电流过大而损坏设备。
因此，必须保证绝缘设备的可靠性和完整性，定期进行绝缘检测和维护工作，及时发现并解决绝缘故障。
要安装合适的避雷装置。
避雷装置是防止输电线路被雷电击中的主要手段，可分为直接避雷和间接避雷两种方式。
直接避雷是指通过在输电线路上安装避雷针等设施，将雷电直接引入地下，从而保护线路不被雷电击中。
间接避雷是通过在输电线路附近的高处安装避雷网，将雷电引入地下，进而保护线路的安全。
在选择避雷装置时，要根据具体情况进行合理选择，并定期检查和维护，确保其正常运行。
还要加强对输电线路周边环境的治理。
由于雷电是自然现象，难以完全避免，因此在输电线路周边的环境治理工作至关重要。
首先，要及时清理线路周围的树木、电线杆等高大物体，减少雷电击中的机会。
其次，要加强对输电线路周边的排水工作，避免因积水而导致雷电击中线路。
同时，还要加强对线路周边的绿化工作，增加植被覆盖，形成自然的避雷屏障，减少雷电的侵害。
要加强对输电线路的监测和预警。
建立完善的监测系统，及时掌握输电线路的工作状态和周围环境的变化，发现线路故障和雷电风险，采取及时措施进行处理。
同时，要加强预警工作，利用现代科技手段，提前预测雷电的发生，及时发布预警信息，引导人们做好防护措施，降低雷电事故的发生率。
输电线路防雷措施是保障电力传输安全的重要环节。
通过合理选择线路走向、加强绝缘保护、安装避雷装置、治理线路周边环境以及加强监测和预警工作，可以有效降低雷击风险，保障输电线路的安全运行。
输电线路的防雷措施
输电线路的防雷措施输电线路防雷设计的目的是提高线路的防雷性能，降低线路的雷击跳闸率。
在确定线路防雷的方式时，应综合考虑系统的运行方式、线路电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率等自然条件，并参考当地原有线路的运行阅历，经过技术经济比较，实行合理的爱护措施。
除架设避雷线措施之外，还应留意做好以下几项措施。
1.接地装置的处理(1)高压输电线路耐雷水平随杆塔接地电阻的增加而降低。
电压等级越高，降低杆塔接地电阻的作用将变得更加重要。
对土壤电阻率较高地区，应选择更换接地网形式和置换土壤的方法，达到降阻。
在雷击多发区域，主网线路杆塔接地电阻应保证小于10Ω，山区也应小于15Ω。
在雷雨季节前，对雷击多发区域线路应按规程要求的方法，进行杆塔接地电阻测量。
(2)接地装置埋深，要求大干0.6 m，采纳增大截面的接地引下线，引下线(热镀锌)表面要进行防腐处理。
严格根据规程执行接地装置的开挖检查制度。
重点检查接地装置的埋深、接头和截面的测量，对不合格的准时进行处理。
(3)降低杆塔接地电阻，还需要确保架空地线、接地引下线、地网相互之间的良好连接。
2.减小外边相避雷线的爱护角或者采纳负角爱护在以往进行防雷设计时，只要求遵照规程规定满意杆塔避雷线爱护角的要求就行了，忽视了山坡对防雷爱护角的影响，则造成了杆塔防雷爱护角不能满意防雷设计的实际要求，增加了线路闪络次数，影响了电网平安运行。
针对山区运行线路简单受绕击的状况，建议采纳有效屏蔽角公式计算校验杆塔有效爱护角，以便设计时针对爱护角偏大状况实行相应措施削减雷电绕击概率。
3.加强绝缘和采纳不平衡绝缘方式在雷电活动剧烈地段、大跨越高杆塔及进线段，应增加绝缘子片数。
由于这些地方落雷机会较多，塔顶电位高，感应过电压大，受绕击的概率也较大，通过适当增加绝缘子片数，增大导线和避雷线间的距离，达到加强绝缘的目的。
规程规定:全超群过40m的有地线杆塔，每增高10m应增加一片绝缘子。
线路防雷四原则和具体措施
线路防雷四原则和具体措施
线路防雷的四原则如下：
1. 保护导线不受或少受雷直击。
2. 雷击塔顶或避雷线时不使或少使绝缘发生闪络。
3. 当绝缘发生冲击闪络时，尽量减小由冲击闪络转变为稳定电力电弧的概率，从而减少雷击跳闸率次数。
4. 即使跳闸也不中断电力的供应。
具体措施如下：
1. 合理选择输电线路路径，避开易遭受雷击的地段，如雷暴走廊、潮湿盆地、土壤电阻率突变地带等。
2. 降低杆塔接地电阻、提高耦合系数、减小分流系数、加强高压输电线路绝缘等，以提高高压输电线路的耐雷水平。
3. 根据地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平，找出可能存在薄弱环节或缺陷，因地制宜地采取措施。
请注意，上述措施并不能保证线路完全不受雷击，雷电活动具有复杂性和随机性，因此应综合考虑各种因素，采取多种措施，以最大程度地减少雷击对线路的危害。
输电线路的防雷措施
5
• 避雷线的假设原则： 1）. 3~10kV线路防雷保护
• 不架设避雷线，为提高供电可靠性可投入自动重合闸。 • 在雷电特强烈地区可采用高一电压等级的绝缘子，或
顶相用针式两边改用两片悬式绝缘子（不平衡绝缘）。 • 对特殊用户应用环形供电或不同杆双回路供电，必要时
改为电缆供电。
7.采用不平衡绝缘方式：
针对同杆并架的线路， 按三角形布置，在上面的线 上加间隙或管型避雷器，对 其他线起到保护作用。
8、安装线路避雷器：
把避雷器并联在线路上， 当作用电压超过避雷器的 放电电压时，避雷器先放 电，限制了过电压的发展。
习题
7.1 说明避雷线在输电线路防雷保护中的作用。对有避雷 线的线路应采取什么措施来提高耐雷水平?
根据前面对雷电产生、发展的分析，在确 定不同电压等级的输电线路防雷保护方式时， 主要应从线路的重要程度、系统的运行方式、 输电线路经过地区雷电活动的强弱、地形地 貌的特点、土壤电阻率等条件，结合当地原 有线路的运行经验，根据技术经济比较的结 果，因地制宜、全面考虑。
输电线路防雷的措施（“四道防线”）：
2
输电线路防雷的措施“四道防线”的图 示
输电线路防雷的具体措施
• 架设避雷线 • 降低杆塔接地电阻 • 架设耦合地线 • 采用不平衡绝缘方式 • 装设自动重合闸 • 采用消弧线圈接地方式 • 加强绝缘 • 装设避雷器
4
1.架设避雷线
避雷线，处于导线的上方，架空的接地线。 避雷线的作用：
对导线有遮蔽作用，可避免雷直击导线。 对雷电流有分流作用，使塔顶电位下降； 对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时绝缘子串上电压；
（1）防止雷直击导线 沿线架设避雷线，有时还要装避雷针与其配合
输电线路的防雷措施
3.5.2 降低杆塔接地电阻
土壤电阻率低的地区，可利用自然接地电阻；
高土壤电阻率地区，可利用多根放射形接地体 或连续伸长接地体，配合降阻剂使用
3.5.3 架设耦合地线
增加避雷线与导线间的耦合以降低绝缘子串上的电 压； 增加对雷电流的分流作用
3.5.4 采用不平衡绝缘方式
两回路的绝缘子串的片有差异;
3.5.8 加强绝缘
冲击电压作用下木材绝缘材料性能较好，用木横担 来提高耐雷水平和降低建弧率（我国受条件限制很少 采用)
高杆塔时增加绝缘子片数 改用大爬距悬式绝缘子
增大塔头空气间隙
返回
雷击时绝缘子片数少的先闪络,闪络后的导线相当于 地线,增加了另一回路的耦合作用，提高了另一回路 的耐雷水平，使之不发生闪络，以保证不中断供电
3.5.5 装设自动重合闸
雷击造成的闪络大多数能在线路跳闸后自行恢复绝缘 性能，重合闸成功率较高 110kV线路成功率75%-95% 35kV及以下线路成功率50%-80%
3.5 输电线路的防雷措施
输电线路的防雷措施主要做好以下“四道防线”： 防止输电线路导线遭受直击雷； 防止输电线路受雷击后绝缘发生闪络； 防止雷击闪络后建立稳定的工频电弧； 防止工频电弧后引起中断电力供应。 确定输电线路防雷方式时，还应全面考虑线路综 合因素，因地制宜地采取合理的保护措施。
3.5.1 架设避雷线
作用： 防止雷直击于导线；
对雷电流有分流作用，使塔顶电位下降；
对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时绝缘子串上 电压； 对导线有屏蔽作用，可降低导线上感应电压
具体实施： 330kV及以上： 全线架设双避雷线，α在20度左右 500kV时α小于等于15度，甚至负保护角 220kV： 宜全线架设双避雷线，α在20左右 110kV： 一般全线架设避雷线，α取20到30度之间 35kV及以下： 一般不沿全线架设避雷线 原因：绝缘水平低，雷击时易反击； 一般中性点非有效接地，单相接地后果不 是很严重，可依靠消弧线圈和自动重合闸
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i(Rch
Lgt ) 2.6
2）导线电位（来自避雷线的耦合与感
应过电压）
udktu hd(1k)
3）绝缘子承担的电压（塔顶电位与导 线电位之差）
uju t u di(R ch 2 L .g 6 t 2 h .d 6 )1 ( k)
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五：雷击塔顶时的直击雷过电压 3：反击耐雷水平
2020/12/13
三：雷击地面时的感应过电压 3：过电压计算
1）不考虑避雷线作用时：
Ug
25I
h S
Ug：过电压幅值（kV）
I：雷电流幅值（kA）
H：导线平均高度（m）
S：雷击点离线路的距离（m）
导线越高，感应过电压越高
由于雷击点自然接地电阻较大，雷电流一般小于100kA，Ug « 500kV，110kV以上线路因绝缘水平较高，不会引起闪络事故。
2：击杆率g：雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值
3：雷击杆塔时的跳闸率n1：
100km年的雷击次数（40个雷电日）： P1为雷电流幅值超过雷击杆塔的耐雷水平 的概率：
N 10h10040
1000
n1 Ng1P
4：绕击率P：一次雷击线路中出现绕击的概率
5：绕击时的跳闸率n2：
P2为雷电流幅值超过绕击耐雷水平的概率
❖ 绕击过电压：uAiZ0 Z Z 0c/2Z 2ci2Z Z 00 ZcZc
❖ 幅值为：
uA
I
Z0Zc 2Z0 Zc
❖ 设Z0≈Zc/2, 取Zc=400, 则 UA≈100I
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七：雷击导线中央时直击雷过电压 2：绕击耐雷水平
❖ 绕击耐雷水平
I2
U 50% 100
❖ 绕击线路的耐雷水平很低
❖ 主放电开始以后，先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和。相应电场 迅速减弱，使导线上的正电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播。这种 过电压就是感应过电压的静电分量
2020/12/13
三：雷击地面时的感应过电压 2：电磁感应
• 在主放电过程中，伴随着雷电流冲击波，在放电通道 周围空间出现甚强的脉冲磁场，其中一部分磁力线穿 过导线－大地回路，产生感应电势。这种过电压为感 应过电压的电磁分量
Ugd'(1k)Ugd
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五：雷击塔顶时的直击雷过电压 1：分流
避雷线分流 闪络后相导线也分流
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分流系数：流经杆塔的电 流igt与雷电流iL之比；
五：雷击塔顶时的直击雷过电压 2：过电压计算
1）塔顶电位
ut
it Rch Lgt
dit dt
(iRch
Lgt
di) dt
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反击耐雷水平规定
❖ 35kV: 20-30kA ❖ 110kV: 40-75kA ❖ 220kV: 75-110kA ❖ 330kV: 100-150kA ❖ 500kV: 125-175kA
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六：雷击避雷线中央的直击雷过电压 1：等值电路
uAiZ0 Z Z 0s/2Z 2s i2Z Z 00 ZsZs
75v0s 2Z0Zs
❖ 我国规程规定
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S0.01 l2 1
六：雷击避雷线中央时直击雷过电压 2：过电压计算
❖ 情况2：负反射波尚未返回 雷击点时，雷电流已过峰
20.5l/vs f
值
❖ A点最高电位由雷电流峰值 确定
uA
i
Z0Zs 2Z0 Zs
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七：雷击导线中央时直击雷过电压 1：绕击过电压计算
(1
k
hb hd
)U
gd
2020/12/13 (1 k )U gd
四：雷击塔顶时的感应过电压
雷击塔顶时迅速向上发展的主放电引起周围空 间电磁场的突然变化，会在导线上感应出与雷 电流极性相反的电压。
无避雷线时：为系数，数值上等于雷电流平均陡度
Ugd hd
IL/2.6(kV /m )
有避雷线时，导线上的感应过电压
❖ 500kV线路27.4kA，220kV-12kA，110kV-7kA
❖ 110kV以上线路要求全线架避雷线
❖ 绕击率： 平原线路：
lgP
h
86
3.9
❖ 山区线路：
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lgP
h
86
3.35
八：输电线路的雷击跳闸率
1：建弧率：冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率
(4.5E0.75 1)4 1 0 2
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三：雷击地面时的感应过电压 3：过电压计算
2）避雷线不接地：
Ugb
25I
hb S
3）避雷线接地
实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0， 可以假设为避雷线上再叠加了-Ugb的感应电压
-Ugb在导线上耦合，耦合系数为k
导线上的实际感应电压：
U gd ' U gd kU gb
并击穿绝缘子 绕击：雷电绕过避雷线击中导线 衡量线路防雷性能优劣的两个指标：
1：耐雷水平：线路遭受雷击所能耐受不至于引起闪络的 最大雷电流（kA）
2：雷击跳闸率：每100km线路每年因雷击引起的跳闸次数
2020/12/13
三：雷击地面时的感应过电压 1：静电感应
❖ 在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷云及先导通道与 大地构成的电场之中。最靠近先导通道的一段导线上感应正电荷。由于 该过程较慢，没有形成明显的电压波。
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六：雷击避雷线中央时直击雷过电压 2：过电压计算
❖ 情况1：反射波未到A点
❖ A点最高电位：
uA
l
vs
Z0Zs 2Z0 Zs
❖ 空气间隙最高电压：
20.5l/vs f
us (1k)uA
❖ Us大于间隙的50%冲击 放电电压时得到最小间隙
距离：
U50%75S0kV
S(1k) Z0Zs
❖ 反击耐雷水平与导线－地线间的耦合系数k，杆塔分流
系数β，杆塔冲击接地电阻Ri，杆塔等值电感Lt以及绝 缘子串的50％放电电压U50％等因素有关
uin su5 0%
I1
பைடு நூலகம்
U50%
(1k)[(Rch2L.g6t)2h.d6]
❖ 还必须考虑工频电压的作用以及触发相位 ❖ 距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算 ❖ 通常以降低Ri，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段
输电线路防雷技术
一、雷击输电线路的方式
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二、名词解释
输电线路上的两种大气过电压： 1：直击雷过电压：雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引
起的线路过电压 2：感应雷过电压：雷击线路附近大地，由电磁感应在导
线上产生的过电压 反击：雷击杆塔或避雷线,造成绝缘子接地端电位比导线高，