第9章 输电线路的防雷保护
架空输电线路的防雷保护与措施
架空输电线路的防雷保护与措施摘要：随着科技的发展，电力已成为最重要的资源之一，如何保证电力的供应对于国民经济发展和人民生活水平的提高都有非常重要的意义。
输电线路的防雷保护就是重点之一。
架空输电线路分布很广，地处旷野，易遗受雷击，线路的雷害事故在电力系统总的雷害事故中占很大比重。
因此要研究防雷原则，及时做好相应措施。
关键词：输电线路；雷击跳闸分析；保护措施；雷电；防雷装置一、线路防雷的基本原则防雷的基本原则就是提供一条使雷电 (包括雷电电磁脉冲辐射)对大地泄放的合理低阻抗路径，而不是让其随机性选择放电通道．其含义就是要控制雷电能量的释放与转换。
1.1防绕击线路直击雷事故有绕击和反击两种，线路的绕击耐雷水平远低于其反击耐雷水平。
输电线路最有效的保护，是采用接地的避雷线。
输电线路饷屏蔽系统由地线、杆塔和大地三者构成．输电线路发生绕击跳闸事故可归咎予屏蔽系统的引雷能力不够。
对于具体情况，增强某一屏蔽体的引雷能力，可有效地防止绕击跳闸事敝的发生。
1.2防反击避雷线或塔顶上落雷后，雷电流沿避雷线流入杆塔。
由于杆塔或其接地引下线的电感和杆塔接地电阻的压降，塔顶的电位可能达到足以使线路绝缘发生反击的数值，这样仍会造成跳闸搴故。
防止发生反击最有效的方法是降低秆塔的接地电阻。
此外，还可以采取适当加强绝缘、在雷电强烈地区加装耦合地线以增大避雷线对导线的耦合系数等辅助方法来防止发生反击。
1.3防止雷击闪络后建立工频短路电弧一般送电线路的绝缘在雷击闪络后，不会每次都能建立稳定的短路电弧。
加强线路绝缘可以减少绝缘子串上的工频电场。
降低建立稳定工频电弧的概率，从而可以抑制绝缘子串闪络后工频短路电弧的建立。
1.4保证线路不间断供电根据运行经验，送电线路雷击闪络或短路多为瞬时性故障。
当线路跳闸后电弧就会自行熄灭，绝缘子的电气强度即可完全恢复，如将线路重新合闸，就能继续恢复供电，保证用户正常生产。
因此架空输电线路应广泛采用自动重合闸装置，这对提高供电可靠性有着十分重大的作用。
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。
第九章 过电压及其防护措施自学指导书
第九章过电压及其防护措施一、本章学习方法指导通过本章学习，应了解电力系统过电压的基本概念和发电厂变电所典型防雷方案的配置，熟悉大气过电压种类和形成过程，掌握过电压防护器具的工作原理和避雷针保护范围的计算方法。
二、过电压的基本知识电力系统过电压的分类电力系统过电压可分大气过电压和内过电压两类。
大气过电压是由大气中雷云引起的过电压，有直接雷击过电压、感应雷击过电压和反击雷雷击过电压。
内过电压是电力系统内部能量的传递或转化而引起的过电压，过电压幅值与电网额定电压有直接关系。
常见的内过电压有操作过电压、谐振过电压和谐振过电压。
2.雷击的危害(1)雷击时产生很高电的电压，危害电气设备和电力系统安全；(2)雷击时产生很高大的雷电流，在放电通道上产生弧光与高温，损坏设备或造成火灾；(3)雷击时造成人员或牲畜伤亡。
3.电力系统过电压的基本概念(1)行波。
沿导线传播的电压波、电流波统称为行波，其实质是电磁能量沿导线传播。
(2)波速。
行波在架空线路与电缆线路中的传播速度不同。
架空线路的波速υ=3⨯108 m/s，即行波在架空线路中以光速传播。
(3)波阻抗。
在波动过程中，把单方向的电压波与电流波之比定义为波阻抗Z。
/ L0Z= / ──√C0波阻抗与线路长度无关，只与线路的特性有关。
对架空线路而言，220kV及其以下线路的波阻抗为400Ω;330kV线路的波阻抗为310Ω;500kV线路的波阻抗为280Ω。
(4)行波的折射与反射。
行波在波阻抗不同的线路的传播速度不同，在分析过电压时遇到波阻抗不同的元件连接，例如架空线路与电缆线路的连接、母线与变压器连接等情况。
将不同波阻抗元件的连接点称为结点。
两个不同波阻抗的线路连接点为结点。
线路1、2的波阻抗分别为Z1、Z2。
当行波沿线路波阻抗为Z1向线路波阻抗为Z2传播时，结点前后都必须保持单位长度导线的电场能量与磁场能量总合相等；由于Z1≠Z2，故行波到达A点时必然要发生电压、电流的变化，即结点A 处要发生行波的折射与反射。
防雷、接地和电气安全
直击雷的防御主要须设法把直击雷迅速流散到大地中去。一般采用避雷针、 避雷线、避雷网等避雷装置。
感应雷的防御是对建筑物最有效的防护措施，其防御方法是把建筑物内的 所有金属物，如设备外壳、管道、构架等均进行可靠接地，混凝土内的钢 筋应绑扎或焊成闭合回路。 雷电侵入波的防御一般采用避雷器。避雷器装设在输电线路进线处或10kV母 线上，如有条件可采用30～50m的电缆段埋地引入，在架空线终端杆上也可 装设避雷器。避雷器的接地线应与电缆金属外壳相连后直接接地，并连入公 共地网。
第9章 防雷、接地和电气安全
§9.1 过电压、防雷及其设计
§9.2 电气装置接地
§9.3 静电及其防护
§9.4 电气安全与触电急救
小结
§9.1 过电压、防雷及其设计
9.1.1 过电压及雷电的有关概念
1．雷电与过电压 防雷就是防御过电压，过电压是指电气设备或线路上出现超过正常工作要求 的电压升高。在电力系统中，按照过电压产生的原因不同，可分为内部过电 压和雷电过电压两大类。 （1） 内部过电压 内部过电压（又称操作过电压），指供配电系统内部由于开关操作、参数 不利组合、单相接地等原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其 过渡过程中引起的过电压。 内部过电压又可分为操作过电压和谐振过电压。操作过电压是由于系统内 部开关操作导致的负荷骤变，或由于短路等原因出现断续性电弧而引起的 过电压。谐振过电压是由于系统中参数不利组合导致谐振而引起的过电压。
§9.1 过电压、防雷及其设计
图 9-1 架空线路上的感应过电压 a) 雷云在线路上方时 b) 雷云对地或其他放电时 c) 雷云对架空线路放电时
§9.1 过电压、防雷及其设计 3）雷电侵入波 是感应雷的另一种表现，是由于直击雷或感应雷在电力线路的附近、地面 或杆塔顶点，从而在导线上感应产生的冲击电压波，它沿着导线以光速向 两侧流动，故又称为过电压行波。行波沿着电力线路侵入变配电所或其他 建筑物，并在变压器内部引起行波反射，产生很高的过电压。据统计，雷 电侵入波造成的雷害事故，要占所有雷害事故的50%～70%。 2． 雷电形成及有关概念 （1）雷电形成 雷电是带有电荷的“雷云”之间、“雷云”对大地或物体之间产生急剧放电 的一种自然现象。关于雷云普遍的看法是：在闷热的天气里，地面的水汽蒸 发上升，在高空低温影响下，水蒸汽凝成冰晶。冰晶受到上升气流的冲击而 破碎分裂，气流挟带一部分带正电的小冰晶上升，形成“正雷云”，而另一 部分较大的带负电的冰晶则下降，形成“负雷云”。由于高空气流的流动， 正雷云和负雷云均在空中飘浮不定。据观测，在地面上产生雷击的雷云多为 负雷云。
输电线路感应雷防护
2、电磁分量：雷电流在周围空间建立的强大磁场 的变化使导线上感应出的电压。
3、感应过电压的计算： （1）无避雷线时： 当雷击点离开线路的距离S>65m时，导线上感应 雷过电压最大值可按下式近似计算： U 25Ih S
g d
由于雷击点的自然接地电阻较大，最大雷电流幅值 一般不会超过100kA。 实测表明：感应雷过电压一般约为300～400kV， 不超过500kV。 这可能会对35kV 及以下水泥杆线路造成一定的闪 络事故，对110kV及以上的线路，由于绝缘的水平 较高，一般不会引起闪络事故。 （2）有避雷线时： 由于BLX的电磁屏蔽作用，会使导线上感应过电 压降低。
二、雷过电压类型及输电线路防雷原则 1、过电压类型：
（1）感应过电压：
雷击线路附近大地时，由于雷电通道周围空间 电磁场的急剧变化，在线路上产生的过电压。 它包括静电分量和电磁分量。
（2）直击过电压： 直击导线；雷击杆顶；雷击BLX档距中央
2、输电线路防雷原则：
(1) 防直击雷；(2) 防绝缘子串闪络； (3) 防止建立稳定的工频电弧； (4) 用重合闸防止供电中断。
单元二
输电线路防雷保护
项目一 输电线路的感应雷过电压
一、对输电线路进行防雷保护的原因
1、输电线路较长且地处野外，遭受雷击多。雷击 时很大的雷电流在导线上产生很高的冲击电压， 使导线对地发生闪络，而后工频电压沿闪络通道放 电，进而发展为工频电弧接地，引起保护跳闸，影 响供电。
2、雷过电压波沿线路传播侵入变电所，会危害变 电所设备的安全。
将在导线上感应出与雷电流极性相反的过电压
雷击杆塔时，感应过电压幅值按右式计算：Ug＝ahc 有BLX时，由于它的屏蔽作用，导线上感应Ug
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
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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
输电线路的防雷措施
输电线路的防雷措施摘要：输电线路是电网安全运行中较为重要的组成部分，输电线路作业，决定着电能传输效果，影响供电效率。
被雷击中的输电线路会存在短时间电流快速增加的情况，超过线路原有的负荷范围，使线路出现短路、燃烧等问题，影响电能传输效果。
另外，短时间过强电流的出现会使线路连接设备电压升高，进而破坏设备性能，严重时还会产生爆炸，降低电力系统运行安全性。
为此，在输电线路设计中，要加强防雷处理，维护输电线路安全运行。
基于此，本文将对输电线路的防雷措施进行分析。
关键词：输电线路；防雷技术；安全运行1 雷击对于输电线路的影响输电线路在受到雷击后，会因为自身的热量而破坏其线路，导致其相应设备中的金属材料熔断。
此外，在雷击的瞬间所产生的高压还会破坏其输电线路的保护装置，进而发生火灾，这些对于输电线路的破坏都是直接的，并且无法修复。
还因为在这其中会产生电磁场，进而就会影响其输电线路的正常运行。
经过雷击后的输电线路会因为压力过高，进而导致无法稳定运行。
而且在这其中所产生的相应电流也会破坏其继电保护装置，给人们的生活带来一定的影响。
所以，雷击对于输电线路有着很多的影响，应该在设计过程中能够充分的考虑到这一点，减少雷击对于输电线路的影响。
2 输电线路引发雷电的原因2.1 杆塔因素影响杆塔在被雷击后，产生的电荷会经过杆塔与大地形成一个单向回路，使杆塔出现击穿现象，影响输电线路的正常使用。
输电线路杆塔会根据所在区域供电需求设置相应的高度，杆塔间存在相互影响，在雷击下产生不同反应。
如杆塔电流与反击电流呈反比，杆塔电流增加，反击电流就会逐渐减弱，抵抗雷击的能力会减弱；导线闪烁大小会导致杆塔线路间出现不均衡分布，受雷击后局部荷载增大，造成烧毁现象；临近杆塔间的分流会抑制分流作用，增加局部电流频率。
2.2 雷电活动强烈在我国电网建设中，输电线路是其关键，更是其中非常重要的组成部分。
只有保证输电线路的稳定运行，才能够让其电网运行更加稳定。
输电线路的防雷保护措施与方法
输电线路的防雷保护措施与方法摘要：在规划建设输电线时，铺设输电线路是整个电力工程中的重要作业，输电线大多数都是裸露于外部环境，会受到太阳光照射，风吹雨淋的影响，进而受到外界环境恶劣影响，就可能会造成线路断裂，出现输电故障，影响到电力工程的日常供电，甚至也会出现区域的停电事故。
本篇文章就重点论述分析了雷电产生的原因和危害，进而讨论了输电线路和电气设备防雷措施及安全综合预防策略。
关键词:输电线路；雷电；避雷装置；安全引言：雷电击中输电线路就会出现线路断裂产生短路的事故，自然界中的雷电瞬时电压超过8位数时，瞬时的电流可以达到10万安。
强大的电流，高压就会给电力设备带来巨大冲击，瞬时电压冲击线缆就会击破绝缘层，而使线路出现供电中断问题发生，雷电会引发线路断路而出现停电。
通过调查发现，近30%的输电线产生故障都是在双输电线路上。
一、雷电的危害自然界中的雷电给电力设备带来的损伤，会危及到整个电网运行的安全，雷电产生危害就是每天放电给输电线路带来巨大的电流电压，直接与建筑上的设备接触，产生电磁感应或者静电感应，也会出现热效应和电效应。
（一）电效应雷电高压高电流就会在瞬时放射出近百万伏的电压电流，直接击穿了电气设备中的绝缘层，烧断电线，出现区域的停电事故。
绝缘层被损坏，会引起设备内部的短路，而引发火灾事故。
强大电流穿透的防雷设备，使电位数值上升，高电位作用于电缆电线，电气设备类和其他的金属管上之间设备作用会产生放电。
由于雷电流出现了电磁效应，在其周边空间就会形成巨大磁场，在这种磁场中的导体就会感应出更高的电动势，有强大的电动势也会使得闭合金属导体出现感应电流，进而诱发设备产生发热或者其他的损坏事故。
当电流接入地面，地面上可出现跨步电压，也发生人身伤亡的事故[1]。
（二）热效应雷电高压会产生上千安的大电流，这些电流进入到输电线路上穿过导体，在较短时间也生成巨大热量。
雷电雷击点产生热量值比较高，发热量会达到近2000焦，容易出现易爆，融化线缆，而诱发更大的爆炸事故。
低压电工作业 第九章防雷与防静电练习题及答案
防雷与防静电习题九一、判所题1.雷电可通过其他带电体或直接对人体放电，使人的身体遭受巨大的伤害直至死亡。
2.静电现象是很普遍的电现象，其危害不小，固体静电可达200kV以上，人体静电也可达10kV以上。
3.雷电时，应禁止在屋外高空检修、试验和屋内验电等作业4、用避针、避雷带是防止雷电破坏电力设备的主要措施。
5防装置的引下线应满足足够的机械强度、腐蚀和热稳定的要求，如用钢线，其截面不得小于35m2。
6.除独立避雷针之外，在接地电阻满足要求的前提下，防雷接地装置可以和其他接地装置共用。
7.雷电按其传播方式可分为直击雷和感应雷两种。
8.雷电后造成槊空线路产生高电压冲击波，这种雷电称为直击雷9.10kv以下运行的型避雷器的绝缘电阻应每年测量一次。
10.当静电的放电火花能量足够大时，能引起火灾和爆炸事故，在生产过程中静电还会妨碍生产和降低产品质量等。
11.为了避免静电火花造成爆炸事故，凡在加工运输、储存等各种易燃液体、气体时，设备都要分别隔离。
12.接闪杆可以用镀锌钢管焊成，其长度应在1m以上，钢管直径不得小于20m管壁厚度不得小于2.75m。
二、填空题13.静电现象是十分普的电现象，是它的最大危害。
14.电流产生的电和跨步电压可直接使人触电死亡。
15.为避兔高变配电站遭受直击雷，引发大面积停电事故，一般可用来防雷。
三、单选题16.运输液化气、石油等的槽车在行驶时，在槽车底部应采用金属条或导电橡胶使之与大地接触，其目的是( )。
B.泄槽车行驶中产生的静电荷C.使槽车与大地等电位17.静电防护的措施比较多，下面常用又行之有效的可消除设备外壳静电的方法是（）A.接地B.接零C.串接18.防静电的接地电阻要求不大于( )A.10B.40C.10019.压器和高压开关，防止电侵入产生破坏的主要措施是( )。
A.安遭避雷器B.安装避线C.安装避网20.在雷暴雨天气，应将门和窗户等关闭，其目的是为了防止( )侵人屋内，造成火灾、爆炸或人员伤亡。
第9章 输电线路的防雷保护
输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护在整个电力系统的防雷中，输电线路的防雷问题最为突出。
这是因为输电线路绵延数千里、地处旷野、又往往是周边地面上最为高耸的物体，因此极易遭受雷击。
输电线路防雷性能的优劣，工程中主要用耐雷水平和雷击跳闸率两个指标来衡量。
所谓耐雷水平，是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值（单位为kA）。
1. 输电线路上的感应雷过电压雷击线路附近地面时，在线路的导线上会产生感应雷过电压，由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅值I一般不超过100kA。
实测证明，感应过电压一般不超过300-400kV，对35kV及以下水泥杆线路会引起一定的闪络事故；对110kV及以上的线路，由于绝缘水平较高，所以一般不会引起闪络事故。
感应雷过电压同时存在于三相导线，故相间不存在电位差，只能引起对地闪络，如果二相或三相同时对地闪络即形成相间闪络事故。
设避雷线和导线悬挂的对地平均高度分别为h g 和h c ,若避雷线不接地，则根据教材公式(8-18)可求得避雷线和导线上的感应过电压分别为和。
ig U ic U S Ih U gg i 25=⋅SIh U c c i 25=⋅于是c gci g i h h U U ⋅⋅=2. 输电线路的耐雷水平我国110kV及以上线路一般全线都装设避雷线，而35kV及以下线路一般不装设避雷线，中性点直接接地系统有避雷线的线路遭受直击雷一般有三种情况：①雷击杆塔塔顶；②雷击避雷线档距中央；③雷电绕过避雷线击于导线，如图8-1所示。
图8-1 有避雷线线路直击雷的三种情况（1）雷击杆塔塔顶时的耐雷水平运行经验表明，雷击杆塔的次数与避雷线的根数和经过地区的地形有关，雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值称为击杆率g，DL/T620—1997标准，击杆率g可采用表8-1所列数据。
表8-1 杆率g避雷线根数12平原1/41/6山丘1/31/4雷击塔顶前，雷电通道的负电荷在杆塔及架空地线上产生感应正电荷；当雷击塔顶时，雷通道中的负电荷与杆塔及架空地线上的正感应电荷迅速中和形成雷电流，如图8-2（a）所示。
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2. 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
若雷电流取为斜角波头，即 iL=at，可得雷击点的最高电
位：
uA
= iZ
⋅ Zb 2
= iL
Z0Zb 2Z0 + Zb
iL = at
UA
=
a×
l vb
×
Z0Zb 2Z0 + Zb
l
2. 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
由于避雷线与导线间的耦合作用，在导线上将产生耦合
输电线路防雷的原则和措施
做好输电线路的防雷工作，不仅可以提高输电线路 本身的供电可靠性，而且还可以使变电所安全运行。
输电线路的防雷保护
架空线路遭受雷击的可能性 10kV、35kV线路
主要是110kV、 220kV，部分 500kV线路
雷击线路附近地面 雷击塔顶及塔顶附近避雷线 雷击档距中央的避雷线 雷击导线
110kV、 220kV、 500kV线路
1、输电线路的感应雷过电压
感应过电压 当雷击线路附近大地时，由于电磁感应，在线路上的
导线会产生感应过电压。
1、输电线路的感应雷过电压
（一）、雷击线路附近大地时，线路上的感应过电压
主放电前 在雷云放电的起始阶段，存在着向大地发展的先导放
电过程，线路正处于雷云与先导通道的电场中，由于静电 感应，沿导线方向的电场强度分量Ex将导线两端与雷云异 号的正电荷吸引到靠近先导通道的一段导线上来成为束缚 电荷，导线上的负电荷则由于Ex的排斥作用而使其向两端 运动，经线路的泄露电导和系统的中性点而流入大地。
（二）、雷击线路杆塔时，导线上的感应过电压
雷击线路杆塔时，由于雷电通道所产生的电磁场迅速变 化，将在导线上感应出与雷电流极性相反的过电压，其计算问 题至今尚有争论，不同方法计算的结果差别很大，也缺乏实践 数据。目前，《规程》建议对一般高度（约40M以下）无避雷 线的线路，此感应过电压最大值可用下式计算
（三）、绕击时的过电压和耐雷水平
绕击率Pa 装设避雷线的线路，使三
相导线都处于它的保护范围 之内，仍然存在雷绕过避雷 线而直接击中导线的可能 性，发生这种绕击的概率称 为绕击率Pa 。
一旦出现这种情况，则往 往会引起线路绝缘子串的闪 络。
2. 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
绕击时的耐雷水平
线路的绕击耐雷水平可以根据绝缘子的50%闪络电压来 计算，根据我国规程，可以认为绕击耐雷水平可以近似为：
绕击—— 雷绕过避 雷线击中 导线
（一）、雷击杆塔塔顶时的过电压和耐雷水平
在线路落雷总次数中雷击杆塔的次数与避雷线的根 数和经过地区的地形有关。
击杆率：雷击杆塔次数与雷击线路总次数的 比值，称为击杆率g
2. 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
雷击杆塔塔顶时，雷电流通道中 的负电荷与杆塔及避雷线上的正感应 电荷迅速中和形成雷电流，雷击瞬间 自雷击点（塔顶）有一只雷电流波沿 杆塔向下运动；
雷击塔顶时，雷 电流大部分经过 被击杆塔入地(杆 塔阻抗较小)，小 部分电流则经过 避雷线由相邻杆 塔入地。
Rch
塔顶电位可由下式计算：
则塔顶电位 的幅值为
U td
=
Rch ⋅ igt
+ Lgt
digt dt
igt = βiL
diL = IL dt 2.6
U td
= β RchiL
+ β Lgt
diL dt
第9章 输电线路的防雷保护
9.1 输电线路的感应雷过电压 9.2 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平 9.3 输电线路的雷击跳闸率 9.4 输电线路的防雷措施
输电线路防雷的原则和措施
• 输电线路防雷的意义
–输电线路遭受雷击的机会较多
• 输电线路是电力系统的大动脉，它将巨大的电能输送 到四面八方。漫长的输电线路穿过平原、山区，跨越 江河湖泊，遇到的地理条件和气象条件各不相同，所 以遭受雷击的机会较多。
U g⋅b
=
25
IL
× hb S
U g⋅d
=
25
IL
× hd S
U g⋅b
= U g⋅d
hb hd
限制措施
避雷线是通过基杆塔接地的，可以设想在避雷线上有 一-Ug.b电位，以此来保持避雷线为零电位，由于避雷线与导 线耦合作用，此-Ug.b将在导线上产生耦合电压-kUg.b，k为避 雷线与导线的耦合系数。因此，导线上的电位将为：
U g⋅d = ahd
感应过电压系数
有避雷线时，由于其屏蔽效应，则：
U g′⋅d = ahd (1− K )
2. 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
雷直击于有避雷线线路的情况可分为三种：
雷击杆塔塔顶 雷击避雷线档距中央
反击——雷击杆顶、避 雷线
雷绕过避雷线击于导线（绕击）
导线对 杆塔放 电
杆塔对导 线放电
无避雷线时的感应雷过电压
雷电流幅值
导线悬挂的平均 高度
Ug
≈
25
IL
× hd S
kV
S
感应雷过电 压最大值
雷击点离线路的 距离
感应雷过电压
Ug
≈
25
IL
× hd S
kV
感应雷过电压与雷电流成正比，与导线悬挂平均高度 成正比（高度高，则导线对地电容越小，感应电荷产生的 电压就愈高）；感应雷过电压与雷击点到线路的距离成反 比。
经过我国多年运行经验的修正，规定按下式确定应有的S 值:
S = 0.012l +1 (m)
只要满足上式要求，雷击档距中央避雷线时，导线与 避雷线间一般不会发生闪络。所以，在计算雷击跳闸率 时，不计及这种情况。
对于大跨越档距，若l/vb大于雷电流波头，则相邻杆塔来 的负反射波到达雷击点A时，雷电流已过峰值，故雷击点的最 高电位由雷电流峰值所决定。导\地线间的距离S将由雷击点 的最高电位和间隙平均击穿强度所决定。
另有两个相同的负电流波分别自 塔顶沿两侧避雷线向相邻杆塔运动；
2. 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
与此同时自塔顶有一正雷电流波 沿雷电流通道向上运动，此正雷电流 波的数值与3个负电流波数值之总和 相等。线路绝缘上的过电压即由这几 个电流波所引起。
1）、塔顶电位
对于一般高度（40m以下）的杆塔，在工程近似计算 中，常将杆塔和避雷线以集中参数电感Lgt和Lb来代替。
（二）、雷击避雷线档距中央时的过电压
雷击避雷线档距中央，雷击点阻抗为Zb/2（Zb为避雷线波阻
抗），流入雷击点的雷电流波 iZ为：
iZ
=
1+
iL Zb
/2
Z0
故雷击点的电压为：
uA
= iZ
⋅ Zb 2
= iL
Z0Zb 2Z0 + Zb
l
（二）、雷击避雷线档距中央时的过电压
由于雷击点距杆塔有一段距离，由两侧接地杆塔处发生的 负反射需要一段时间才能回到雷击点而使该点电位降低。 在此期间，雷击点地线上会出现较高的电位。
2. 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
电压波uA自雷击点沿两侧避雷线向相邻杆塔运动，经l/2vb 时间,(l为档距长度，vb为避雷线中的波速）到达杆塔，由于杆 塔的接地作用，在杆塔处将有一负反射波返回雷击点，又经 l/2vb时间，此负反射波到达雷击点，若此时雷电流尚未到达 幅值，即2×(l/2vb)小于雷电流波头，则雷击点的电位自负反 射波到达时开始下降。故雷击点A的最高电位将出现在 l/vb 时 刻
当塔顶电位为Utd时，则与塔顶相连的避雷线上也将有相 同的电位Utd 。由于避雷线与导线间的耦合作用，导线上将产 生耦合电压kUtd ，此电压与雷电流同极性。此外，由于雷电 通道电磁场的作用，导线上尚有感应过电压αhd(1-k) ，此电 压与雷电流异极性，所以导线电位的幅值为：
U d = KUtd − αhd (1− K )
Lgt ) 2.6
+
hd 2.6
⎤ ⎥ ⎦
提高耐雷水平的方法：
而对于一般高度的杆塔，冲击接地电阻Rch的大小是 影响塔顶电位的主要因素。所以，在实际工作中我们 都以降低杆塔接地电阻这种最有效果又易操作的方式 来达到提高线路耐雷水平目的。
当然采用双避雷线或架设耦合地线，可以减小杆塔分 流系数β，又可增大耦合系统K，减少绝缘子串上电 压和减小感应过电压，从而也可有效提高线路耐雷水 平。
雷击时导、地线上电压较高， 将出现冲击电晕，k值应采用电晕修 正后的数值。
耐雷水平
¾雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值叫耐雷
水平。
9 雷击杆塔(反击)时的耐雷水平 9 绕击导线时的耐雷水平
均与绝缘子50%闪络电压有 关
3）、耐雷水平的计算
线路绝缘上电压的幅值Uj随雷电流增大而增大，当Uj大 于绝缘子串冲击闪络电压时，绝缘子串将发生闪络，由于 此时杆塔电位较导线电位为高，故此类闪络称为“反击”。 雷击杆塔的耐雷水平I1可由Uj等于线路绝缘子串的50％冲击 闪络电压U50%时求得：
I = U50% 100
绕击耐雷水平与线 路绝缘水平有关
电压kUA，故雷击处避雷线与导线间的空气间隙S上所承受的
最大电压Us为：
Us
= U A (1−
K)
=
a×
l vb
×
Z0Zb 2Z0 + Zb
(1 −
K)
可见，雷击避雷线档距中央时，雷击处避雷线与导线间 的空气间隙S上的电压与耦合系数、雷电流陡度以及档距长度 有关，当此电压超过空气间隙S的放电电压时，间隙将被击穿 造成短路事故。
β为分流系数。
( ) Utd = β IL Rch + Lgt / 2.6
由于避雷线的分流作用，流经 杆塔的电流igt将小于雷电流iL。
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分流系数β