输电线路雷击感应过电压计算 蒋陶宁
10kV架空配电线路感应雷过电压计算
10kV架空配电线路感应雷过电压计算配电网架空输电线路的绝缘水平较低，因此雷电感应过电压引起的雷击跳闸率很高。
为了提高配电网架空输电线路的安全可靠性，本文基于改进的多导体传输线模型，计算了雷电回击电流产生的空间电磁场分布，使用时域有限差分法（FDTD）和Agrawal场线耦合模型对10kV配电线路的感应雷过电压进行了计算。
以实际10kV架空配电线路为例，计算了不同线路结构下的感应雷过电压，分析了地面损耗以及其他导线的存在对线路感应雷过电压幅值和波形的影响。
引言随着工农业的发展，对输配电线路供电可靠性的要求也越来越高。
由于架空输电线裸露在自然中，要承受自重、风力、冰雪载荷等机械力的作用和空气中有害气体的侵蚀，同时还受温度变化的影响，运行条件相当恶劣，极易受到外界的影响和损害。
架空线路遭受雷击是造成供电中断、供电设备等损坏的主要原因之一。
运行经验表明，对于110kV及以上的高压输电线路而言，直击雷过电压对线路绝缘的威胁最大，但它只占雷击率的10 %。
我国配电网络主要为6-35kV电网，其绝大多数无避雷线保护，加上其自身的绝缘水平较低，最容易发生雷害事故。
资料表明，低压配电系统由感应雷引起的故障率>90%[1]。
针对这一现状，对配电网架空线路雷害事故进行分析，分析感应雷耦合导线过程，计算线路上感应电压和电流分布，对其采取必要的防雷措施具有非常重要的意义。
20世纪40年代，Bruce和Golde首次提出雷电回击模型[2]，此后从不同角度提出的回击模型应运而生。
通过雷电回击模型确定雷电通道中雷电流的时空分布，根据电磁场计算公式计算雷电电磁场分量。
对于场线耦合的研究起于20世纪70年代，Rachidi、Taylor、Agrawal等先后提出了不同模型，由于根据激励源处Agrawal 模型考虑了电磁场各分量，与其他模型相比更准确，所以目前对于雷击问题比较常用的是Agrawal 模型[3]。
在对传输线理论的分析中，由于二阶时域有限差分法（FDTD）简单直接，可以得到线路上任意点的电压、电流，因此在雷电研究方面受到广泛应用。
雷击塔顶时输电线路上的感应过电压研究
1 概 论本章介绍了国内外现有的几种计算感应过电压的常用方法，分析了各种方法的适用条件和存在的问题，引出本课题研究的目的和意义。
最后陈述了课题所研究的具体内容和相应的研究方法。
1.1 课题目的和意义长期以来一直认为操作过电压在超高压电网中起主导作用，且线路防雷能力会随电压等级的提高而自然增大，因而对超高压线路防雷工作重视不够。
然而，随着开关性能的改进、保护设备性能的提高和保护措施的不断完善，在开关等设备因素造成的故障逐渐减少的情况下，操作过电压在绝缘配合中占突出地位的情况有所改变，由雷电导致的线路跳闸占故障总数的比例有所上升。
尤其是线路尺寸的增大和对其可靠性的要求增加使得线路的防雷问题随电压等级的提高而更加突出，这从俄罗斯1985~1994年10年间500kV 、750kV 、1150kV 线路的运行统计数据明显可以看出[1]。
我国电力行业有关规程规定雷击塔顶时导线上的感应过电压的计算公式为：⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=01k h h h U d b d i α （1.1） 式中：h d 为导线对地平均高度，h b 为避雷线对地平均高度，k 0为导线和避雷线间的几何耦合系数，α在数值上等于以kA/µs 为单位的雷电流陡度。
对于一般线路利用上式计算导线上的感应过电压尚能满足输电线路防雷要求。
但是对于超高压输电线路，由于杆塔高度的增大，用上式计算出的感应过电压值过大。
例如，当h c =50m ，h g =60m ，k 0=0.3，α=150kA/2.6µs 时，导线上的感应过电压U i =1846kV ，感应过电压U i 已经占到绝缘子串临界放电电压的86%。
由于雷电流流经杆塔时横担处的电压与导线上的感应过电压极性相反，所以无论杆塔接地电阻有多小，绝缘子串肯定要闪络。
这和实际情况显然是不相符合的，此计算电压远远大于实际电压。
上述计算公式是前苏联半个世纪以前的研究成果，已落后于时代。
尤其不适合高杆塔的线路（如同杆双回线路和大跨越线路）和山区线路。
防雷技术(蒋)
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（8）装置区内若设计独立避雷针及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系
的管道、电缆等金属物之间距离，应符合下列表达式的要求，但不得小于3m。
（9）生产装置区内法兰、阀门的连接处应设金属跨接线，其跨接接触电阻值 不大于0.03Ω。当法兰用5根以上螺栓连接时，法兰可不用金属线跨接，但必须 构成电气通路，其法兰间的电阻值不大于0.03Ω。
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（三）雷电活动规律及雷击的选择性 ◆我国年平均雷电日数按地理环境分布规律。 我国平均雷电日的分布，大致可以划分为四个 区域: 西北地区一般15日以下； 长江以北大部分地区（包括东北）平均雷电日 在15～40日之间； 长江以南地区平均雷电日达40日以上； 北纬23°以南地区平均雷电日达80日。 广东的雷州半岛地区及海南省，是我国雷电活动最剧 烈的地区，年平均雷电日高达120～130日。
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（二）雷电的主要特点
●雷电冲击电流大，甚至高达几十千安至几百千安。
●时间短，先导放电、主放电、余光放电三个阶段不会超过60微秒。 ●雷电流有的可达10千安/微秒的变化梯度。
●有强大的冲击电压高达上亿伏。 ●雷电活动 雷电活动从季节来讲以夏季最为活跃，冬季最少；从地区分布来讲 是赤道附近最活跃，随纬度升高而减少，极地最少。 ●雷电日 一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣的天数称该地区年平 均雷电日。
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1、直击雷防护原理 第一阶段： 典型的雷云电荷分布为上部带正电荷，下部带负电荷。当雷云的底部积 聚越来越多的负电荷，相应地，地表就会积聚很多正电荷。他们之间暂时由 干燥的空气带隔开，但当空气潮湿后，大地中的正电荷，就会被向上吸引， 通道就是建筑的雷电保护系统。 第二阶段： 当雷云中的负电荷继续吸引大地中的正电荷，至先导距被保护建筑150 英尺时，大地中的正电荷开始与之相遇，并将其中和。 第三阶段： 两种相反的电荷在1/5000秒内迅速中和。
配电线路雷电感应过电压仿真计算分析
配电线路雷电感应过电压仿真计算分析发表时间：2018-08-06T14:55:01.773Z 来源：《电力设备》2018年第11期作者：杨世华刘利鹏程世军[导读] 摘要：在架空配电线路实际运行中，为能够使其稳定运行得到更好保证，应当对相关影响因素进行积极分析，以便能够更好应对，而雷电感应过电压就是各种影响因素中比较重要的一种。
（国网太原供电公司山西太原 030012）摘要：在架空配电线路实际运行中，为能够使其稳定运行得到更好保证，应当对相关影响因素进行积极分析，以便能够更好应对，而雷电感应过电压就是各种影响因素中比较重要的一种。
为有效避免雷电感应过电压影响，应当对进行科学合理计算，以便能够依据计算结果通过有效策略实行应对，以保证架空配电线路能够得以更好运行，使其输电功能及效率能够得到更加理想的保证，促进其进一步发展。
关键词：配电线路；雷电感应；过电压；仿真计算 1架空线路过电压及其波形特点对于10kV架空配电线路而言，在其周围有较高大建筑物聚集情况下，由于这些建筑物高度通常均高于架空导线，在建筑遮挡屏蔽情况下，导致导线弧度会有较大程度降低，因而相比于空旷地区导线而言，这些导向受到雷电直接击中可能性也就相对较小。
这主要是因为一些比较高大的建筑物能够使雷电先导所产生电场直接减弱，从而也就能够使局部被束缚的相关电荷总量得以降低，在雷击大地时也就能够使导线上所产生雷过点击得以有效降低。
对于雷电感过电压而言，其最大感应过电压和雷电流幅值之间存在一定关系，两者之间表现出正相关关系。
在架空线路高度及雷电流幅值之间达到一定比值情况下，对于架空线路而言其能够会出现线路跳闸反应，从而导致出现配电线路事故。
然而，对于雷击电流，若雷击点附近导线能够开放释放通道，则可有效避免绝缘子串出现闪络跳闸情况，也就能够有效避免配电线路出现故障。
另外，最大感应过电压和大地电导率存在一定关系，对于雷电感应过电压而言，其最重要影响因素就是大地电导率，大地电导率对电压正负极以及幅值等因素均会产生直接影响，因而随着大地电导率升高，电流幅值也会不断增加，电压升幅率也会不断提升。
同塔双回输电线路的雷电反击计算及仿真
同塔双回输电线路的雷电反击计算及仿真蔡雨楠;叶赞【摘要】As the inductance of the double-circuit trans-mission line is very large, the line faces serious lightning-protection problems. In order to reduce the rate of transmission lines trips,it is necessary to study the influence factors of the lightening back-striking of the transmission line. This paper, using ATP-EMTP to establish the simulation model of the lightening back-striking,studies the changes of voltages at the Insulator 2 under different lightning current amplitudes. The paper calculates the lightening resistance level and lightning tripping probability of the transmission line under different impulse grounding resistances, different tower heights and different surge impedances. The calculation results show that reducing the earthing resistance or the height of the steel tower can effectively reduce the outrage rate of the double circuit transmission line,and when the wave impedance of the steel tower changes 10 percent independently,the back striking rate of the transmission line will change 20 percent accordingly.%由于同塔双回输电线路电感较大，将面临更加严苛的防雷保护问题，所以为了降低输电线路的跳闸率，有必要对输电线路雷电反击的影响因素进行研究。
输电线路防雷设计及措施的探讨
输电线路防雷设计及措施的探讨何 平(泸州电业局设计院,四川泸州 646000)摘 要:通过对雷击过程及线路在遭受各种雷击情况下,过电压产生的原因、引起绝缘子发生闪络、线路跳闸,影响线路耐雷水平的相关参数特性的分析,有针对性地提出在线路防雷设计、运行维护、施工过程中应加以考虑的一些问题;并对不同雷击所产生效果的不同,对线路的防雷设计进行探讨,提出一些相应的防雷方式和解决办法,以提高送电线路耐雷水平。
关键词:输电线路;防雷措施A b s t r a c t:T h i s p a p e r w i l l a n a l y s e s t h e f a c t o r s o f t r a n s m i s s i o n l i n e o v e r v o l t a g e i n l i g h t n i n g a n d a n a l y z e t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e n a n t i-l i g h t n i n g l e v e l a n dt r a n s m i s s i o n p a r a m e t e r s.I t w i l l a l s o g i v e s e v e r a l a s p e c t s t h a t s h o u l d b e c o n s i d e r e d i n l i g h t n i n g p r o-t e c t i o na n d p r o v i d e s o m e w a y s t o r e d u c e t h e l i g h t n i n g d a m a g e.K e yw o r d s:T r a n s m i s s i o nl i n e;l i g h t n i n g p r o t e c t i o n中图分类号:T M862 文献标识码:A 文章编号:1003-6954(2008)增-0025-05 随着国民经济的发展与电力需求的不断增长,电力生产的安全问题也越来越突出。
实际电网330kv输电线路雷击跳闸率分析计算
式中：H -杆塔高度，R -杆塔计径，r 3-塔基半径，h 1-塔基到中点的高度，波形如图2所示。
2仿真计算
从表1可知：输电线路在相同架设方式下，最大击距随地面倾角增大而增大。
因此，捕雷面积、雷击概率都随之增大，相应的最大绕击雷电流也愈大。
计算中，考虑到本文所研究的330kV 工程均处于山区和丘陵地形，地面倾角都比较大，因此可能遭受的绕击雷电流幅值较大。
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—作者简介:徐宇骏（1991-），男，安徽安庆人，本科，研究方向为高
电压与绝缘、电力系统保护控制。
图1杆塔的等效电路
图2 1.2/50的标准雷电波。
输电线路雷击感应过电压计算及闪络研究
输电线路雷击感应过电压计算及闪络研究发布时间：2021-12-20T00:56:21.586Z 来源：《当代电力文化》2021年27期作者：潘乃铭[导读] 本文重点讨论输电线路受到雷击后，形成的感应过电压计算，分别从静电分量及电磁分量展开探讨。
潘乃铭云南电网公司楚雄供电局云南楚雄 675000摘要：本文重点讨论输电线路受到雷击后，形成的感应过电压计算，分别从静电分量及电磁分量展开探讨。
进一步分析雷击线路的闪络概率问题。
以供有关人员参考。
关键词：输电线路；雷击；感应过电压；闪络引言：在供给侧生产及居民生活中，输电线路均扮演者难以取代的角色，现代人无法离开电能。
国内输电线路的建设，辐射面积大，单条线路会比较长，加之其运行特点，容易发生雷击事件。
通过统计情况来看，跳闸事件中的四成左右，以及有1/5的输电停运，均为雷击导致的。
一、线路雷击感应过电压的计算在输电线路不远处出现雷云放电的情况，会对线路电磁场形成干扰，实际扰动强度会被无向量及向量的延迟性电动位影响。
相关计算公式为：其中，V表示具备体积电荷密度以及传导电流的密度，涉及到的全部空间体积；r/c表示电磁场影响到距离源点r经过的延迟时长，其中c 代表光速。
由于雷电实际截面积无法和距离线路之间的垂直距离相比，所以在确定体积中，可采取线积分的计算方式。
在发生主放电中，输电线路上会形成三个场强分量，可用以下等式表示：其中，与各表示电场的强度，在x及y方向上的分量情况，而二者和主放电出现之前，会提前导放至通道，形成电厂强度相同，符号正好相反，保持线路在主放电出现前，处于零电位的状态；表示雷电流出现后，电磁场波动决定[1]。
（一）静电分量静电分量会根据距离的调整发生变化，在输电线路和雷击点相距偏远的位置，静电分量幅值相对偏大。
在主放电的雷电通道内，电荷的中和对于输电线路实际感应束缚电荷来说，具备延迟效应的影响作用。
而且对于和放电点相距更远的输电线路，束缚电荷的释放时刻更晚。
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输电线路雷击感应过电压计算蒋陶宁
发表时间：2018-04-08T11:48:28.000Z 来源：《建筑科技》2017年第24期作者：蒋陶宁[导读] 本论文采用时域的计算方法进行求解。
蒋陶宁
国核电力规划设计研究院有限公司北京市海淀区 100095 摘要：雷击感应过电压作为防雷的重要一部分，以往均采用规程推荐和近似算法，但是和实际均存在差异。
雷击感应过电压的计算，由于涉及雷电流模型、雷电辐射场的计算、场-线耦合等多种问题，较为复杂，并且由于雷电流辐射场的频谱较宽，所以本论文采用时域的计算方法进行求解。
关键词：雷击感应过电压；雷电辐射场；场线耦合模型 1 引言
图1是雷击线路附近时，线路上产生感应过电压的原理示意图。
雷电流的典型波形呈现快速上升缓慢下降的特点，并且雷电过程发生的时间极短，因此雷电辐射的电磁场在时间上和空间上都发生剧烈变化[1]-[3]，并且在输电线路上通过电磁耦合产生感应过电压。
图1 雷电感应模型
2 雷击感应过电压计算方法图2是雷击线路附近时雷电流辐射场和传输线耦合模型的示意图。
借用天线理论的术语，外界激励场称为入射场；架空线上感应电流和感应电压产生的辐射场，称为散射场，总场为入射场和散射场的叠加。
图2 雷击线路附近时场-线耦合模型示意图计算雷电辐射场耦合到线路上产生的感应过电压，需要用到场-线耦合模型。
场-线耦合模型描述传输线在外界激励电磁场的作用下，线路中感应电压和感应电流的计算模型。
根据边界条件和外加激励场的情况，目前常见的场-线耦合模型有Taylor模型、Agrawal模型、Rachidi模型等。
Agrawal模型的优点在于其求解过程只用到水平方向电场，因此本文采用Agrawal模型来求解雷电感应过电压。
Agrawal模型将场-线耦合问题处理为电磁散射问题[4]，其等效电路如图3所示。
图3 Agrawal模型等效电路图
Agrawal。