杆塔耐雷水平计算方法
110kv耐雷水平
110kv耐雷水平110kv耐雷水平是指110kv线路在遭受雷击时能够承受的雷电过电压水平。
耐雷水平是评估线路防雷保护能力的重要指标之一，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
本文将从以下几个方面详细介绍110kv耐雷水平的含义、影响因素、计算方法和提高措施。
一、110kv耐雷水平的含义110kv耐雷水平是指110kv线路在遭受雷击时，能够承受的雷电过电压水平。
耐雷水平的高低直接影响到线路的防雷保护效果。
当线路遭受雷击时，雷电过电压会超过线路的绝缘水平，导致线路跳闸或设备损坏等后果，严重时甚至会影响到电力系统的稳定运行。
因此，提高110kv线路的耐雷水平对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
二、影响110kv耐雷水平的因素影响110kv耐雷水平的因素有很多，主要包括以下几个方面：1．雷电活动的强度和频度：雷电活动的强度和频度是影响线路耐雷水平的重要因素。
一般来说，雷电活动强烈的地区，线路的耐雷水平相对较低。
2．线路绝缘水平：线路绝缘水平是决定线路耐雷水平的关键因素。
绝缘水平低的线路容易发生闪络，导致线路跳闸或设备损坏。
3．杆塔高度和地形条件：杆塔高度和地形条件也会对线路的耐雷水平产生影响。
高杆塔和复杂地形条件的线路更容易遭受雷击，因此其耐雷水平相对较低。
4．防雷保护措施：防雷保护措施的采取和效果也会对线路的耐雷水平产生影响。
例如，安装避雷器、架设耦合地线等措施可以提高线路的耐雷水平。
三、110kv耐雷水平的计算方法110kv耐雷水平的计算方法主要包括以下几种：1．统计法：根据多年的雷电活动情况和线路跳闸记录，统计出线路的耐雷水平。
这种方法简单易行，但准确度相对较低。
2．模拟法：通过模拟雷电过电压对线路的影响，计算出线路的耐雷水平。
这种方法需要建立模型并进行大量计算，但可以得到较为准确的结果。
3．工程法：根据经验公式和相关参数，计算出线路的耐雷水平。
这种方法在实际工程中应用较为广泛，但准确度受到参数选择的影响。
杆塔耐雷水平计算办法
精心整理
杆塔耐雷水平计算方法
一、反击耐雷水平按式（1）计算
()
110%
501av gv
t a SU
h K h L k h R k U I ⎪⎪⎫ ⎛-+⎪⎪⎫ ⎛-+-=
ββ式（1） 式（1av h h f
gv
h h f a h t
h ——杆塔高度，m
K ——导线与地线间的几何耦合系数
几种典型线路的几何耦合系数0K 见表1
表1典型线路的几何耦合系数0K
t L t L '
t L 表β表k ——电晕下的耦合系数，01K k k =，其中1k 为雷击塔顶时的电晕校正系数，取
值如表4 表4电晕校正系数
R
SU
U
50
%
式（5）
例：忻侯Ⅰ线108＃塔型如下图，杆塔接地电阻为10Ω，导线弧垂6.6米，地线弧垂4.5米
（1）避雷线平均高度：
（2）导线平均高度：(这里计算与上述表达式不一致)
（3）双避雷线对外侧导线的几何耦合系数：
（4）电晕下的耦合系数：
（5
（6
（7
＝
（8。
5 输电线路的防雷保护总结
根据理论分析和实验结果，当雷击点离导线的距离
S>65m，I≤100kA 时，导线上感应雷过电压幅值Ui可计算为：
Ui
?
25
Ihc S
式中 I — 雷电流幅值，kA；
hc — 导线悬挂的平均高度，m； S — 雷击点与导线的水平距离，m。
由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅 值一般不超过100kA，所以可按 I=100kA 估算线路上可能出 现的最大感应雷过电压。根据对这种过电压的实测证明，感 应雷过电压幅值一般不超过300~400kV。
雷击线路附近地面时导线上的感应过电压
感应雷过电压对35kV及以下输电线路，可能造成绝缘闪 络，而对于110kV及以上线路，由于线路的绝缘水平较高， 一般不会引起闪络。感应雷过电压在三相导线中存在，三相 导线上感应过电压在数值上的差别仅仅是导线高度的不同而 引起的，故相间电位差很小，所以感应过电压不会引起架空 线路的相间绝缘闪络。
如果先导通道中的电荷是全部瞬时被中 和的，则导线上的束缚电荷将全部瞬时 变为自由电荷，此时导线出现的电位仅 由这些刚解放的束缚电荷决定，显然等 于+U0(x)，这是静电感应过电压的极限。 实际上，主放电的速度有限，所以导线 上束缚电荷的释放是逐步的，因而静电 感应过电压将比+U0(x)小。
感应雷过电压的形成
雷击时，地线上的电位较高，将出现电晕，耦合系数 将变大为原来的k1倍，即k=k1k0，其中k0为导线间的几何耦 合系数，k1为考虑电晕效应的修正系数。
耦合系数的电晕修正系数k1
雷击杆塔塔顶或附近避雷线时的过电压
? 线路绝缘上承受的电压
不考虑塔顶与绝缘子悬挂点的电位差，线路绝缘两端 电压Ulj等于塔顶电位减去导线电位为：
第九章 输电线路的防雷保护(4)
第九章输电线路的防雷保护本章要求：输电线路的感应过电压：雷击大地和雷击杆塔时导线上感应过电压的计算输电线路上的直击雷过电压和耐雷水平建弧率及雷击跳闸率的计算。
输电线路防雷措施及作用分析由于输电线路长度大，分布面广，地处旷野，易受到雷击。
输电线路上出现的大气过电压有两种：一种是雷击于输电线路引起的，称为直击雷过电压；（1）雷直击导线，无避雷线的线路最易发生，但即使有避雷线，雷电仍可能绕过避雷线的保护范围而击于导线（绕击）。
（2）雷击杆塔或避雷线强大的雷电流通过杆塔及接地电阻，使杆塔和避雷线的电位突然升高，杆塔与导线的电位差超过线路绝缘子闪络电压时绝缘子发生闪络，导线上出现很高的电压。
这种杆塔电位升高，反过来对导线放电，称为反击。
另一种是雷击线路附近地面而引起的，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压。
（3）雷击输电线路附近大地：当雷击导线水平距离65m以外的大地时(更近的落雷由于线路的引雷作用而击于线路)，由于空间电磁场的急剧变化，在导线上感应出的过电压，称为感应雷过电压。
感应雷过电压的危害：（3-1）引起线路跳闸，影响正常供电由于过电压引起绝缘子闪络，导线对地短路，雷电过电压持续时间短（几十μs），继电保护装置来不及动作，但工频续流沿放电通道继续放电，在形成稳定燃烧的电弧后，则继电保护装置将使断路器跳闸，影响正常送电。
（3-2）雷电波侵入变电站导线上形成的雷电过电压波，最终将侵入变电站，经复杂的折反射后，在电气设备上出现很高的过电压，危及设备绝缘，造成事故。
输电线路防雷性能的优劣主要由耐雷水平及雷击跳闸率来衡量。
耐雷水平：雷击线路时线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流的幅值，单位为KA。
线路的耐雷水平越高，线路绝缘发生冲击闪络的机会就越小。
雷击跳闸率：每100km线路每年有雷击所引起的跳闸次数。
是衡量线路防雷性能的综合指标。
线路防雷问题是一个综合的技术经济问题，在确定线路的具体防雷措施时，应根据线路的电压等级、负荷性质、系统运行方式、雷电活动的强弱、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件，特别要结合当地原有线路的运行经验通过技术经济比较来确定。
线路直击雷过电压与耐雷水平
额定电压(kV)
35
110
220
330
500
耐雷水平I1(kA) 雷电流超过I1的概率(%)
20～30 40～75 75～110 100～150 125～175
59～46 35～14 14～6
7～2
3.8～1
2、雷击避雷线档距中央：
根据模拟试验和实际运行经验，雷击避雷线档 距 中由央于的半概 径率较较小小的(避10雷%线)。的强烈电晕衰减作用，使 过 电压波传播到杆塔时，已不足以使绝缘子串闪络 标，准通规常定只，需只要要考按虑经雷验击公避式雷S线＝对0.导01线2l+的1确反定击档问距题。 中央导、地线间的空气间距S，一般不会发生避雷 线 对导线的反击故障。
Riit
Lt
dit dt
(Rii Lt
di ) dt
Lt为杆塔等值电感，雷电流波前陡度di/dt=I/T1， 塔顶电位幅值为：
U top Ri I Lti / T1 I Ri Lt / T1
注：不同类型杆塔的等值电感不同，见表7-1； 不同电压等级及避雷线数目的β也不同，见表7-2
谢谢观看！ 2020
(2) 导线电位和绝缘子串上的电压：
雷击塔顶时，与塔顶相连的避雷线也有相同的电位 utop。负极性的雷电波沿杆塔及避雷线传播时，由 于避雷线与导线之间的电磁耦合作用，在导线上将 产生耦合电压kutop，其极性与雷电流极性相同。
另一方面，由塔顶向雷云发展的正极性雷电波，引 起空间电磁场的迅速变化，又使导线上出现与雷电 流极性相反的正的感应过电压 U g ahc (1 k) 。
提高雷击塔顶时耐雷水平的措施：
（1）一般高度杆塔（小于40m），冲击接地电阻 上压降是塔顶电位的主要成分，因此降低接地电阻 可以有效地减小塔顶电位和提高耐雷水平； （2）增大耦合系数k； （3）加强线路绝缘（提高U50%） 。
杆塔水平拉力计算公式
杆塔水平拉力计算公式在建设高压输电线路时，杆塔是起着支撑和固定导线的作用，承受着导线的水平拉力。
为了确保杆塔的稳定性和安全性，需要对杆塔的水平拉力进行计算和设计。
在进行这一计算时，需要使用杆塔水平拉力计算公式。
杆塔水平拉力计算公式是根据力学原理和结构力学理论推导出来的，它可以用来计算杆塔在受到水平拉力作用时的受力情况。
这一公式可以帮助工程师们在设计杆塔时，合理地确定杆塔的尺寸和材料，以满足导线的水平拉力要求，保证输电线路的安全运行。
杆塔水平拉力计算公式的一般形式如下：F = T sin(α)。
其中，F为杆塔所受水平拉力，单位为牛顿（N）；T为导线的水平拉力，单位为牛顿（N）；α为导线与水平方向的夹角，单位为弧度（rad）。
这个公式简洁明了，通过导线的水平拉力和导线与水平方向的夹角，就可以计算出杆塔所受的水平拉力。
在实际工程中，可以根据这个公式来设计杆塔的结构，确保其能够承受导线的水平拉力，保证输电线路的安全运行。
需要注意的是，导线的水平拉力和导线与水平方向的夹角是随着导线的张力和杆塔的位置而变化的。
因此，在进行杆塔水平拉力计算时，需要根据实际情况来确定导线的水平拉力和导线与水平方向的夹角。
这就需要工程师们在进行设计时，充分考虑导线的张力和杆塔的位置，以确保计算结果的准确性。
另外，在实际工程中，除了杆塔水平拉力计算公式外，还需要考虑其他因素对杆塔的影响，比如风载荷、地形地貌、土壤条件等。
这些因素都会对杆塔的受力情况产生影响，因此在设计杆塔时，需要综合考虑这些因素，确保杆塔的稳定性和安全性。
除了计算杆塔的水平拉力外，还需要对杆塔的结构进行强度、刚度等方面的计算，以确保杆塔在受到水平拉力作用时不会发生破坏或变形。
这就需要工程师们在设计杆塔时，充分考虑杆塔的结构特点和受力情况，进行合理的设计和计算。
总之，杆塔水平拉力计算公式是在建设高压输电线路时非常重要的一部分，它可以帮助工程师们合理地设计杆塔的结构，确保其能够承受导线的水平拉力，保证输电线路的安全运行。
杆塔耐雷水平计算方法
杆塔耐雷水平计算方法一、反击耐雷水平按式（1）计算()6.216.210%501av av gvt t a SUh K h h L k h h R k U I ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=ββ 式（1） 式（1）中：av h ——导线的平均高度，ma av f h h ⨯-=321 式（2）式（2）中：1h ——导线挂线点高度 a f ——导线弧垂gvh ——地线的平均高度，mg gv f h h ⨯-=322 式（3）式（3）中：2h ——地线挂线点高度 g f ——地线弧垂a h ——导线横担对地高度，m th ——杆塔高度，mK ——导线与地线间的几何耦合系数几种典型线路的几何耦合系数0K 见表1表1 典型线路的几何耦合系数0Kt L ——杆塔电感，H μ't t L h =t L 式（4）式（4）中 t h ——杆塔高度，m't L ——单位杆塔电感，m /H μ，取值见表2表2 典型杆塔的波阻抗和电感β——杆塔分流系数，取值见表3表3 杆塔分流系数k ——电晕下的耦合系数，01K k k =，其中1k 为雷击塔顶时的电晕校正系数，取值如表4表4 电晕校正系数SU R ——杆塔接地电阻，实测后应考虑1.4～1.8倍的季节系数%50U ——50％放电冲击电压二、绕击耐雷水平Z%502U I =式（5） 式（5）Z ——波阻抗，一般取100Ω。
例：忻侯Ⅰ线108＃塔型如下图，杆塔接地电阻为10Ω，导线弧垂6.6米，地线弧垂4.5米（1）避雷线平均高度：()m h b 325.4325.36=⨯-=（2）导线平均高度：(这里计算与上述表达式不一致)()m h d 1.246.6325.433=⨯--=（3）双避雷线对外侧导线的几何耦合系数：184.01022.2164ln 10005.4322ln36.129.736.121.56ln7.19.77.11.56ln 22222222220=++⨯+++++=K（4）电晕下的耦合系数：k ＝k 1k 0＝1.28×0.2＝0.256（5）杆塔电感：L t ＝36.5×0.5＝18.25(μH)（6）雷击杆塔时分流系数：β＝0.88（7）雷击杆塔时耐雷水平(当用FXBW4-500/160时)：()6.21.242.01.243216.225.1888.0256.05.3633788.0256.0121001⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯-+⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛-+⨯⨯-=I＝136.507(kA)（8）雷绕击于导线时的耐雷水平：)(2110021002kA I ==经计算可看出，108＃杆塔（ZB2-33）雷击塔顶时的耐雷水平为136.507kA ，绕击耐雷水平为21kA 。
雷击杆塔顶时耐雷水平的计算
雷击杆塔顶时耐雷水平的计算I1：雷击杆塔顶时的耐雷水平；kAU50％：绝缘子串50％冲击放电电压；kVk：导线与地线间的耦合系数；k＝k1×k0k1：电晕校正系数；查表2-7-9k0：导线和地线间的几何耦合系数；查表2-7-8β：杆塔分流系数；查表2-7-4R su：杆塔冲击接地电阻；Ωh a：横担对地高度；mh t：杆塔高度；mL t：杆塔电感；μHh gv：地线的平均高度；mh av：导线的平均高度；mP1:超过雷电流幅值I1的概率；logP1=-I1/88I2：雷绕击导线时的耐雷水平；kA；I2=U50％/100P2:超过雷电流幅值I2的概率；logP2=-I2/88b：两根地线之间的距离；mN：每年每100km线路的雷击次数；N=0.28(b+4h av)η：建弧率；η=(4.5E0.75-14)×10-2g:击杆率；查表2-7-2θ：杆塔上地线对外侧导线的保护角；°Pθ：平原线路绕击率；lgPθ=θ×(h)0.5/86-3.9Pθ'：山区线路绕击率；lgPθ'=θ×(h)0.5/86-3.35h：地线在杆塔上的悬挂点高度；mP3：雷击档距中央的避雷线时，雷电流超过耐雷水平的概率。
由于发生这种闪络的情况极少，其值一般可U（kV）n k1k0kβR su h a h t L t h1f1h gv h2f2 12022 1.250.2370.296250.881027381924818.67381312016 1.250.2370.296250.881227381924818.67381312016 1.250.2370.296250.881427381924818.67381312016 1.250.2370.296250.881627381924818.67381312016 1.250.2370.296250.881827381924818.67381312016 1.250.2370.296250.882027381924818.673813 12016 1.250.2370.296250.882227381924818.673813 12016 1.250.2370.296250.882427381924818.673813 12016 1.250.2370.296250.882627381924818.673813 12016 1.250.2370.296250.882827381924818.673813 12016 1.250.2370.296250.883027381924818.673813 12016 1.250.2370.296250.883227381924818.673813 12016 1.250.2370.296250.883427381924818.673813的情况极少，其值一般可不予计算。
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值
110
单地线
0.90
双地线
0.86220单地线092双地线0.88
330及500
双地线
0.88
——电晕下的耦合系数， ，其中 为雷击塔顶时的电晕校正系数，取值如表4
表4电晕校正系数
额定电压（kV）
20～35
60～110
220～330
500
双地线
1.1
1.2
1.25
1.28
单地线
1.15
1.25
——单位杆塔电感， ，取值见表2
表2典型杆塔的波阻抗和电感
杆塔型式
杆塔波阻抗（Ω）
杆塔电感（ ）
无拉线钢筋混泥土单杆
250
0.84
有拉线钢筋混泥土单杆
125
0.42
无拉线钢筋混泥土双杆
125
0.42
铁塔
150
0.50
门型铁塔
125
0.42
——杆塔分流系数，取值见表3
表3杆塔分流系数
线路额定电压（kV）
＝136.507(kA)
（8）雷绕击于导线时的耐雷水平：
经计算可看出，108＃杆塔（ZB2-33）雷击塔顶时的耐雷水平为136.507kA，绕击耐雷水平为21kA。
1.3
双地线有耦合地线
1.1
1.15
1.2
1.25
单地线有耦合地线
1.1
1.2
1.25
——杆塔接地电阻，实测后应考虑1.4～1.8倍的季节系数
——50％放电冲击电压
二、绕击耐雷水平
式（5）
式（5）Z——波阻抗，一般取100Ω。
例：忻侯Ⅰ线108＃塔型如下图，杆塔接地电阻为10Ω，导线弧垂6.6米，地线弧垂4.5米
表1典型线路的几何耦合系数
额定电压
线路型式
几何耦合系数
35kV
无地线，消弧线圈接地或不接地
0.238
110kV
单地线
0.114
单地线、单耦合线
0.275
双地线、双耦合线
0.438
220kV
单地线
0.103
双地线
0.237
500kV
双地线
0.20
双地线、双回路塔
0.124
——杆塔电感，
式（4）
式（4）中 ——杆塔高度，m
杆塔耐雷水平计算方法
一、反击耐雷水平按式（1）计算
式（1）
式（1）中：
——导线的平均高度，m
式（2）
式（2）中： ——导线挂线点高度
——导线弧垂
——地线的平均高度，m
式（3）
式（3）中： ——地线挂线点高度
——地线弧垂
——导线横担对地高度，m
——杆塔高度，m
——导线与地线间的几何耦合系数
几种典型线路的几何耦合系数 见表1
（1）避雷线平均高度：
（2）导线平均高度：(这里计算与上述表达式不一致)
（3）双避雷线对外侧导线的几何耦合系数：
（4）电晕下的耦合系数：
k＝k1k0＝1.28×0.2＝0.256
（5）杆塔电感：
Lt＝36.5×0.5＝18.25(μH)
（6）雷击杆塔时分流系数：
β＝0.88
（7）雷击杆塔时耐雷水平(当用FXBW4-500/160时)：