雷电侵入波
雷电侵入波
由于直击雷或感应雷而产生的高电压雷电波，沿架空线路或管道侵入边电所或用户，称雷电侵入波。
雷电侵入波造成的危害事故很多，一般采取以下几项防护措施：
7.3.1 安装避雷器是防止雷电侵入波的主要措施
为防止雷电冲击波沿高压线路侵入变电站，对所内设备造成危害，特别是价值最高但绝缘相对薄弱的电力变压器，在配电所每段母线上装设一组阀型避雷器，避雷器一般装在被保护物的引入端，其上端接在线路下，下端接地。
正常时，避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响系统运行。
当遭受雷击，有高压冲击波沿线路袭来时，避雷器间隙击穿而接地，从而强行切断侵入冲击波。
此时，能够进入被保护物的电压，仅为雷电流通过避雷器及其引下线和接地装置后的残压。
7.3.2 接地可降低雷电侵入波的陡度
在架空管道的进户处接地，以及在邻近的100米内每隔25米左右接地一次，可以防止沿架空线传来的雷电侵入波。
此时防雷电侵入波的接地可与附近的电气设备接地共用接地体，但接地电阻应在10～30欧以内。
通常，易遭受雷击的较重要低压架空线路，除使用避雷器外，还辅以接地来保护，亦即将进户处的绝缘子铁脚接地，保持接地电阻小于30欧。
当雷电侵入波袭来时，使雷电流入户前即全部泄入地中，以保障室内人身和设备的安全。
雷电的种类及其危害
雷电的种类及其危害雷击有极大的破坏力，其破坏作用是综合的，包括电性质、热性质和机械性质的破坏。
根据雷电产生和危害特点的不同，雷电可分为以下四种：1.直击雷直击雷是云层与地面凸出物之间的放电形成的。
直击雷可在瞬间击伤击毙人畜。
巨大的雷电流流入地下，令在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压，可能直接导致接触电压或跨步电压的触电事故。
如，1970年7月27日中午1点，北京天安门广场上一个直击雷打倒10名游客，其中2人因电流通过身体抢救无效而身亡。
直击雷产生的数十万至数百万伏的冲击电压会毁坏发电机、电力变压器等电气设备绝缘，烧断电线或劈裂电杆造成大规模的停电，绝缘损坏可能引起短路导致火灾或爆炸事故。
另外，直击雷的巨大的雷电流通过被雷击物，在极短的时间内转换成大量的热能，造成易燃物品的燃烧或造成金属熔化飞溅而引起火灾。
例如，1989年8月12日．青岛市黄岛油库5号油罐遭雷击爆炸，大火烧了60小时，火焰高300米，烧掉4万吨原抽，烧毁10辆消防车，使19人丧生，74人受伤，还使630吨原油流入大海。
2.球形雷球形雷是一种球形。
发红光或极亮白光的火球，运动速度大约为2m／s。
球形雷能从门。
窗。
烟囱等通道侵入室内，极其危险。
例如，1978年8月17日晚上，原苏联登山队在高加索山坡上宿营，5名队员钻在睡袋里熟睡，突然一个网球大的黄色的火球闯进帐蓬，在离地1米高处漂浮，唰地一声钻进睡袋，顿时传来咝咝烤肉的焦臭味，此球在5个睡袋中轮番跳进跳出，最后消失,致使1人彼活活烧死,4个严重烧伤。
3．雷电感应，也称感应雷雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。
静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。
在雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波形式，沿突出物极快地传播。
电磁感应是由于雷击后，巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。
这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成对人体的二次放电，从而损坏电气设备。
500kV AIS变电站雷电侵入波计算
500kV AIS变电站雷电侵入波计算邓奇峰;王阳;楚湘飞;王文生;宋明零【摘要】以具体一500kV敞开式变电站为例,根据雷电的产生机理,给出了相应的外过电压计算模型,基于贝杰龙法建立起线路和变电站内各个设备的等值模型.采用电磁暂态计算程序(ATP-EMTP)对500kV变电站站外输电线路的外过电压进行计算建模,结合FORTRAN自编程序对站内设备中的过电压进行计算,并分析各影响因素的影响效果.相比以往的模型,创新提出了利用多波阻抗模型模拟输电线路杆塔,利用新藤先导模型来模拟绝缘子串的闪络.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2013(051)006【总页数】5页(P49-53)【关键词】雷电侵入波;建模;ATP-EMTP;波阻抗;FORTRAN【作者】邓奇峰;王阳;楚湘飞;王文生;宋明零【作者单位】广东湛江供电局,广东湛江524000;河南新乡供电局,河南新乡453000;河南新乡供电局,河南新乡 453000;河南新乡供电局,河南新乡 453000;河南新乡供电局,河南新乡 453000【正文语种】中文【中图分类】TM861 引言随着500kV输变电工程的建设和发展，各电力科研、设计单位对500kV变电站的方案论证、试验研究逐渐深入，500kV雷电侵入波保护的计算和分析作为500kV变电站科研和设计的一个重要内，也取得了很大的进展[1，2]。
往对变电站雷电侵入波保护的计算主要采用国际用的EMTP仿真程序[3]。
本文采用ATP与自编程序相结合的方法对变电站内设备进行过电压值的计算。
敞开式500kV的变电站相对气体绝缘变电站(GIS)来说距离较远，其绝缘水平也没GIS高，因此从防雷保护的角度考虑，必须对其进行雷电侵入波下电气设备的过电压值研究，以确保外过电压波侵入时，站内电气设备在各种运行方式下其过电压不超过设备的冲击耐压值。
500kV电网中通常采用中性点直接接地的运行方式，使得其工作电压为相电压，由基础理论可知，变电站外过电压水平高于内部过电压，所以在电力系统中主要是根据外过电压来估算站内设备的耐雷性能。
雷电的种类
雷电的种类百电的种类可分为直击雷、感应雷、雷电波侵入及球雷四种。
1.直击雷有时雷云较低,周围又没有带异性电荷的云层,而在地面上突出的树木或建筑物等,感应出异性电荷，雷云就会通过这些物体与大地之间直接放电,这种直接击在建筑物或其他物体的雷击,称为直击雷。
由于受直接雷击,被击物体产生很高的电位,而引起过电压,流过的雷电流可达几十千安甚至几百千安。
对设备、架空线及建筑物产生极大的破坏作用，如架空线上产生几千千伏的高压后，会引起线路的闪络放电。
发生短路事故,而且会波及变电所、发电厂,引起严重的后果。
雷击放电大多数具有“重复放电”的性质。
产生极大的雷电流,引起地面建筑物和其他物体的损坏,甚至发生爆炸和引起火灾。
2.感应雷感应雷又称雷电感应,它是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应引起的。
它能造成金属部件之间产生电火花放电。
静电感应的特点是，当雷云出现在导体的上空时，由于感应作用，他导体上感应带有与雷云的异性电荷，雷云放电时，在导体上的感应电荷得不到释放，致使导体与地面之间形成很高的电位差。
电磁感应的特点是，由于雷电流的幅值和陡度迅速变化，在它周围的空间里,会产生强大的4s化的电磁场,在其中的导体感应产生极大的电动热,若有回路,则产生很大的感应电流,而产生危害。
3.雷电波侵入由于雷电对架空线路或金属导体的作用,所产生的雷电波就可能沿着这些导体侵入建筑物内,危及人身安全或损坏设备。
雷电波侵入的事故时有发生，在雷害事故中占相当大的比例。
4.球雷通常认为球雷是一个炽热的等离子体,温度极高,并发生紫色或红色的发光球体,直径在10~20cm 以上。
球雷常沿地面滚动或在空气中飘动，能通过烟囱、门、窗或其他缝隙进入建筑物内部,或无声消失,或伤害人身和破坏物体,其至发生剧烈的爆炸,引起严重的后果。
110kV变电站35kV端雷电侵入波研究
在 雷 电侵入 波 的计算 中 ， 电站 电气 设 备 如 隔离 开 变 关 、 路器 、 断 互感 器 等都 可等 值 为 冲 击 人 口电容 ， 它 们 之 间用分 布参 数线 段相 隔 。
线路 进线 段 可 用 具 有 频 率 特 性 的 Ｊ ＭＡＲ 模 ＴＩ 型， 线路 终端 分别 连接 一条 长 的 、 与所研 究 线路具 有
箜 鲞笙 塑
２１ ０ ２年 ４月
湖 北 电 力
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Байду номын сангаасｌ 仿真 模 型和 计 算 数 据
１ １ 雷 电模 型 ． 雷 电 流 波 形 各 国 测 得 的 数 据 基 本 一 致 ， 头 长 波 度 大 多 在 １ ５／ 的 范 围 内 ， 均 ２ ２ ５ ｓ 我 国 ～ ｚ ｓ 平 ～ ． 。
雷 电过 电压 的经 典 理论 指 出 ， 雷 电 冲击 波 的 在 作用 下 ， 由于 冲击波 传播 速度 快 ， 电侵 入波 的等 值 雷 频 率较高 ， 用 时间短 ， 常 １ ｓ 右 就可 以算 出 作 通 Ｏ 左 最 大过 电压 幅值 。变 电站 内设 备 上 的 电阻 、 电感 等 过 程来不 及建 立起 来 ， 微观 的角 度来 看 ， 个设 备 从 各 可 以等值 为具 有一 定 电容 值 的 电容 ， 冲击 波 作 用 的
过 程 就 是 对 各 个 大 小 不 一 的 电 容 充 电 的 过 程 。 因 此
什么是雷电波侵入
什么是雷电波侵入？当架空线路或金属管道直接受到雷击或因附近落雷而感应出高电压时，如大量的电荷不能中途迅速入地，就会形成雷电冲击波沿导线或管道传播。
当它进入设备时，也会造成火灾或设备损坏。
雷电波的传播速度为300m／ms（电缆中为15Om／us）。
雷电感应雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花从而损害设备。
lightning induction 也称作感应雷。
是由于附近落雷所引起的电磁作用的结果。
分静电感应和电磁感应两种。
静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。
在雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波的形式，沿凸出物极快地传播。
电磁感应是由于雷击后，巨大的雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致，这种磁场能在附近金属导体上感应出很高的电压。
如在送电线路附近发生雷云对地放电时，在送电线路上就会产生电磁感应过电压。
当雷击杆塔时，在导线上也会产生电磁感应过电压。
防止雷电感应造成伤害的主要措施是将建筑物内的金属设备、管道、结构、钢筋等进行接地。
接地装……（一）、雷电形成雷电是自然界最普遍的大气变异现象，地球每天约有四万多个雷暴中心形成，发生八百万次雷闪放电，平均每秒放电一百次左右，每次释放数百兆焦耳的能量。
闪电的起源与大气电场有关，大气电场的变化使空气中的云团形成带电的雷云。
雷云中不同部分之间聚集着不同极性的电荷，形成100万伏到100000万伏的高电位，当电位达到一定程度时，就会在云团的不同部分之间，不同云团之间以及云团与地面之间产生很强的电场，当空中的电场强度到达25-30kv/cm时，空气绝缘被击穿，在云与云之间，云与大地之间产生瞬间强火花放电，形成闪电。
（二）、雷电危害随着现代科技的发展，大量精密电子设备如电力、通讯、网络设备、智能控制系统等微电子设备应用越来越广泛，雷击和其它电涌造成巨大的直接和间接的经济损失。
基础知识雷电侵入波的过电压保护（一）
基础知识雷电侵入波的过电压保护（一）电力交流4群：458622441为了防止雷电侵入波对变电站电气设备绝缘造成击穿损坏，应采取措施减少近区雷击闪络，并且要合理配置避雷器，使雷电侵入波通过避雷器对地放电，将能量泄露掉，这样就不致对电气设备的绝缘造成威胁。
因此对雷电侵入波的过电压保护主要措施有变电站进线端保护、变电站母线装设避雷器、主变压器中性点装设避雷器、与架空线路直接连接的电力电缆终端头处装设避雷器等。
变电站进线端保护目的防止进入变电站的架空线路在近区遭受直接雷击，并对由远方输入的雷电侵入波通过避雷器或电缆线路、串联电抗器等将其过电压数值限制到一个对电气设备没有危险的较小数值。
具体措施（1）未沿全线装设避雷线的35-110KV架空送电线路，应在变电站1-2Km的进线端架设避雷线。
如果该进线隔离开关或断路器在雷雨季经常开路运行，同时线路侧又带电，则必须在进线端的末端，即靠近隔离开关或短路器处装设一组排气式避雷器或阀型避雷器。
（2）对于3-10KV配电装置（或电力变压器）其进线防雷保护和母线防雷保护的接线方式如图。
3-10KV主变压器的最大电气距离从图中可知配电装置的每组母线上装设站用阀型避雷器FZ一组；在每路架空进线上也装设配电线路用阀型避雷器FS一组，有电缆段的架空线路避雷器应装设在电缆头附近，其接地端应和电缆金属外皮相连；如果进线电缆在与母线相连时串接电抗器，则应在电抗器和电缆头之间增加一组阀型避雷器。
实际上无论电缆进线或架空进线，只要与母线之间的隔离开关或断路器在夏季雷雨季节时经常处于断路状态，而线路侧又带电时，只要与母线之间的隔离开关或断路器在夏季雷雨季节时经常处于断路状态，而线路侧又带电时，则靠近隔离开关或断路器处必须装设一组阀型避雷器，以防止雷电侵入波遇到断口时无法进行，出现反射而使绝缘击穿造成事故。
雷电进行波沿着电力线路往前进行时，这就是波的反射。
雷电反射波与进行波两者叠加，其电压数值为原有进行波的2倍，对电气设备容易造成击穿。
雷电的种类和危害
雷电的种类和危害雷电是一部分带电云层与另一部分带异种电荷的云层，或者带电云层与大地之间产生的猛烈闪电并伴随巨大响声的放电现象。
一、雷电的种类1、按雷电的危害方式分类1）直击雷（1）直击雷是带电云层（雷云）与地面突出物之间的电场强度达到空气击穿强度时，发生激烈放电并显现闪电和雷鸣的现象。
（2）直击雷的放电过程每一次放电过程分为先导放电、主放电和余光三个阶段。
先导放电是雷云向大地进展的不太光亮的一种放电，当先导放电接近大地时，立刻发生从大地向雷云进展的极光亮的主放电。
主放电有微弱余光。
大约50%的直击雷有重复放电的性质。
平均每次雷击有三四个冲击，最多能显现几十个冲击。
第一个冲击的先导放电是阶段形先导放电，第二个冲击以后的先导放电是箭形先导放电。
阶段形先导放电的时间为5～20ms，箭形先导放电的时间约为1ms，主放电时间不超过0.5～0.1ms，余光延续时间为30～50ms。
2）感应雷感应雷也称雷电感应或感应过电压。
感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷两种。
（1）静电感应雷静电感应雷是雷云接近地面时，使邻近的金属设施特别是较长的金属设施（如架空线路）上，感应产生与雷云相反的大量束缚电荷。
在雷云对其他部位或其他雷云放电后，这些金属设施上的电荷失去束缚，以雷电波的形式高速传播，形成静电感应。
静电感应电压的幅值可达到几万到几十万伏，往往造成建筑物内的导线、接地不良的金属导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起电击、火灾、爆炸，危及人身安全或对供电系统造成危害。
（2）电磁感应雷电磁感应雷是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在四周空间产生快速变化的磁场引起的。
这种强磁场能使四周的金属导体产生很高的感应电压。
电磁感应雷会对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，或者使四周的金属构件感应出电流，产生大量的热而引起火灾。
3）雷电侵入波雷电侵入波是指雷击在架空线或空中金属管道上产生的冲击电压沿线路或管道的两个方向快速传播的雷电波。
500kV某变电站雷电侵入波过电压计算
第22卷第3期2021年3月电气技术Electrical EngineeringV ol.22 No.3Mar. 2021500kV某变电站雷电侵入波过电压计算周艳青谌阳（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广州 510663）摘要本文以某500kV变电站的电气主接线、设备参数、线路及构架模型等为计算输入，利用电磁暂态程序，对某500kV变电站的雷电侵入波过电压进行了仿真计算，给出了该变电站在工程本期典型运行方式下，变电站设备上雷电过电压的最大值。
根据雷电过电压计算结果，针对主变的最大雷电过电压值高于相应的雷电冲击耐受电压允许值，提出了改进措施，使得主变以及其他设备上的最大雷电过电压值均低于相应的雷电冲击耐受电压允许值，满足雷电防护要求。
关键词：500kV变电站；雷电侵入波；过电压；防雷保护Research on the lightning intruding surge protection for 500kV substationZHOU Yanqing CHEN Yang(China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co., Ltd, Guangzhou 510663)Abstract This paper takes the main electrical wiring, equipment parameters, transmission tower and gantry model of the 500kV substation as the calculation input, and uses the electromagnetic transient program to simulate the lightning intrusion wave overvoltage. The maximum lightning overvoltage on the substation equipment under the typical operation mode are calculated. Afterimprovement measures are proposed. The maximum lightning overvoltage value on the transformer and other equipment is lower than the allowable value, meets the requirements of lightning protection.Keywords：500kV substation; lightning intruding surge; overvoltage; lightning protection0引言500kV某变电站位于昌都县卡诺镇瓦约村，该站海拔高度为3 200m，年平均雷电日为51.3天。
雷击的分类及危害
雷击的分类及危害
一．雷击的分类
根据雷电产生的特点及危害性质不同，雷击可分为直击雷，感应雷和雷电侵入波等几类。
（一）直击雷
直击雷是雷云与大地之间发生的雷电放电现象，当雷云接近地面时，由于静电感应作用使地面感应出异性电荷，两者之间存在着巨大电场，由于雷云中的电荷分布不均匀且大地亦不平坦。
使雷云与大地间的电场分布不均匀，一般地面凸起处电场较强。
当电场强度达到（25—30kv/cm）时，就会发生雷云与大地凸起物间的放电。
即发生直击雷
（二）感应雷
由于雷电的感应而使系统出现过电压，根据感应情况不同又可分为两类
1．静电感应过电压
当雷云接近地面或高压导`线时，将在地面或导线上感应出大量的异性电荷，当雷云存
在时，这些异性电荷受雷云电场的束缚，形成静止电荷，当雷云对其它目标放电后，其电场消失，导线上原来受到束缚的异性电荷因失去电场束缚而变成自由电子。
自由电子沿导线向两侧移动，形成很高（可达500—600kv）的电压，从而使系统遭受过电压。
2．电磁感应过电压
当雷电活动进行时，将产生巨大的雷电电流，这一雷电电流是迅速变化的，而变化的
雷电电流在其周围产生强大的变化磁场。
这种磁场将在附近的金属导体上（如电气设备，输电线路等）产生很高的感应电压。
（二）雷电侵入波
雷电侵入波是由于雷击发生在架空线路或架设于空中的管道上。
在架空线路或金属管道上产生冲击电压。
并沿线路或管道向两侧迅速传播。
称行进波。
当这种行进波沿着导线或管道进入变电所（站）时，将使电气设备绝缘击穿，危及人身安全。
雷电侵入波的探讨及波过程装置的搭建
反射 ， 从 而对 电网的安全构成了很大的危险。 因此 ， 研究输 电线路上的波过程是非常有必要 的。 基于上述 的情况 ， 研制 出了
一
套波过程试验装置 ， 该试验装置通过改变其接线方式 ， 可以实现对不 同波阻抗 、 并联 电容和串联 电感对输电线路上行波
波形的影响的模拟。 此外 ， 通过对不 同点 的同时测量 ， 还可 以研究行波在输 电线路上的时延 。 因此 ， 该波过程试验装置能够
很好的模拟行波在输 电线路上 的波形 ， 为研究输 电线路上 的雷电波提供 了一个 良好的试验平台。
关键宇 ： 过 电压 ； 行波 ； 雷电过电压
中图分类号 ： Ｔ Ｎ８ ６ ２ 文献标识码 ： Ｂ
Ｏ 引言
随着现代文 明的发展 ， 人们对 电的需求变得 不可或缺 ，特别是 随着信息产业 的高速发展 ， 即 使是瞬间停 电也会给现代社会带来严重的影响。 雷电过 电压是造成 电力 系统故障 的最大原
２ ０ １ ３ 年 第３ 期
上 海 电力
雷 电侵入 波 的探讨 及波过程 装置 的搭建
李莉 ， 姚安 平 ， 段德胜
（ 上海市 电力公司检修公 司， 上海 ２ ０ ０ ０ ６ ３ ）
摘
要： 由于电网中输 电线 路具 有不同的阻抗 ， 并联 电容和串联 电感 ， 这将使雷 电侵入波在输 电线路上产生多次折 、
造成较大损害。因此研究雷电波（ 即电压波 ， 雷电
波也是电压波的一种 。） 在输电线路上 的传播过 程 以及 传播 特 性 ， 对 于 电力 系统 防雷措 施 有 着重
要 的 意 义。
１ 过 电压 的概 念．
电力 系 统正 常 运行 时 ， 输 电线路 和设 备 的绝