電力系統(tǒng)防雷及接地

電力系統(tǒng)防雷及接地一、閃電的分類1、云地閃正閃負(fù)閃（90％左右）2、云閃（云內(nèi)、云氣、云云）3、球閃（地滾雷）二、云地閃電的主要放電過(guò)程云層荷電初始擊穿梯級(jí)先導(dǎo)連接第一回?fù)鬕、J過(guò)程直竄先導(dǎo)第二回?fù)簟?.三、雷電放電過(guò)程1、先導(dǎo)放電2、主放電3、余輝放電

圖6—1雷電放電的發(fā)展過(guò)程四、雷擊的選擇性和易擊點(diǎn)大量統(tǒng)計(jì)資料和實(shí)驗(yàn)研究證明，雷擊地點(diǎn)和建筑物遭受雷擊部位具有一定的規(guī)律性。易擊區(qū)：空曠地區(qū)：雷擊高的物體山區(qū)：有時(shí)山頂物體，有時(shí)迎風(fēng)面與地質(zhì)條件有關(guān)：地質(zhì)有礦物質(zhì)五、防雷的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)1、雷電流波形：雷電流的波頭和波尾皆為隨機(jī)變量，其平均波尾為40μs；對(duì)于中等強(qiáng)度以上的雷電流，波頭大致在1-4μs內(nèi)，實(shí)測(cè)表明，雷電流幅值IL與陡度的線性相關(guān)系數(shù)為0.6左右，這說(shuō)明雷電流幅值增加時(shí)雷電流陡度也隨之增加，因此波頭變化不大，根據(jù)實(shí)測(cè)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，“規(guī)程”建議計(jì)算用波頭取2.6μs。六、防雷的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)雷電流的波頭形狀對(duì)防雷設(shè)計(jì)是有影響的，因此在防雷設(shè)計(jì)中需對(duì)波頭形狀作出規(guī)定，“規(guī)程”建議在一般線路防雷設(shè)計(jì)中波頭形狀可取為斜角坡；而在設(shè)計(jì)特殊高塔時(shí)，可取為半余弦波頭，在波頭范圍內(nèi)雷電流可表示為：六、防雷的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)2、雷電流幅值：雷電流iL為一非周期沖擊波，其幅值與氣象、自然條件等有關(guān)，是一個(gè)隨機(jī)變量，只有通過(guò)大量實(shí)測(cè)才能正確估計(jì)其概率分布規(guī)律。雷電流幅值概率分布可用下式表示上式中IL為雷電流幅值（kA），P為雷電流幅值超過(guò)IL的概率。例如IL等于120kA，可求得P為4.3%。

六、防雷的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)3、雷電日：在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)和采取防雷措施時(shí)，必須從該地區(qū)雷電活動(dòng)的具體情況出發(fā)。某一地區(qū)的雷電活動(dòng)強(qiáng)度可以用該地區(qū)的雷電日來(lái)表示。雷電日是一年中有雷電的日數(shù)?！耙?guī)程”建議采用雷電日作為計(jì)算單位。規(guī)程規(guī)定：少雷區(qū)T<15

中雷區(qū)15T<40

多雷區(qū)40T<90

強(qiáng)雷區(qū)T

90六、防雷的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)4、地面落雷密度：為了防雷設(shè)計(jì)和采取防雷措施，必須知道地面落雷密度，地面落雷密度“r”的定義為：每一雷電日每平方公里地面遭受雷擊的次數(shù)，“規(guī)程”建議r為0.07次/平方公里·雷日。對(duì)于線路來(lái)說(shuō)，由于高出地面，有引雷的作用，根據(jù)模擬試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般高度的線路的等值受雷面的寬度為（4h+b）(h為避雷線成導(dǎo)線的平均高度，b為兩根避雷線間的距離)，也即等值于受雷面積為線路兩側(cè)的地帶，線路愈高，則等值受雷面積愈大。Td＝40的地區(qū)，每100km每年的雷擊次數(shù)為：NL＝0.28(b+4h)六、防雷的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)5、保護(hù)角：通常將避雷線與外側(cè)導(dǎo)線的連線和避雷線對(duì)地垂直線之間的夾角叫保護(hù)角。六、防雷的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)6、擊桿率：在線路落雷總數(shù)中雷擊桿塔的次數(shù)與避雷線根數(shù)和經(jīng)過(guò)地區(qū)的地形有關(guān)，雷擊桿塔次數(shù)與雷擊線路總次數(shù)的比值稱為擊桿率g避雷線根數(shù)地形012平原1/21/41/6山區(qū)11/31/4六、防雷的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)7、建弧率：在雷沖擊絕緣子串時(shí)，雷沖擊電壓過(guò)去后，弧道仍有一定程度的游離，在工頻電壓作用下，將有短路電流流過(guò)閃絡(luò)通道，形成工頻電弧。7、建弧率

雷電壓持續(xù)時(shí)間很短（100μs左右），絕緣子沖擊閃絡(luò)時(shí)間也相應(yīng)很短，繼電保護(hù)來(lái)不及動(dòng)作，所以僅有沖擊閃絡(luò)并不會(huì)引起開(kāi)關(guān)跳閘，只有當(dāng)沖擊閃絡(luò)火花轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定工頻電弧，才會(huì)引起線路開(kāi)關(guān)跳閘，因此一條線路的雷擊跳閘數(shù)，不僅與耐雷水平有關(guān)，而且與沖擊閃絡(luò)之后弧道建立工頻電弧的可能性，也就是建弧率有關(guān)，建弧率可用η表示：7、建弧率

建弧率的大小，主要與工頻電壓作用下弧道平均場(chǎng)強(qiáng)的大小有關(guān)，也和沖擊閃絡(luò)是發(fā)生在工頻電壓的哪一部分以及弧道的去游離情況有關(guān)，如果恰好在u=0發(fā)生雷擊，隨后就不會(huì)產(chǎn)生工頻電弧，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，η主要與E有關(guān)，可按下式計(jì)算：

式中，E—絕緣子串的平均運(yùn)行電壓梯度（千伏，有效值/米）六、防雷的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)8、雷電過(guò)電壓（外部過(guò)電壓、大氣過(guò)電壓）：（1）直擊雷過(guò)電壓：對(duì)任何電壓等級(jí)（含百萬(wàn)伏等級(jí)）的線路和設(shè)備都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)。（2）感應(yīng)雷過(guò)電壓：通常只對(duì)35kV及以下等級(jí)的線路和設(shè)備構(gòu)成威脅。七、發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)1、三道防線（1）防止雷擊于變電所電力設(shè)備上（避雷針或避雷線）（2）進(jìn)線保護(hù)段（3）將侵入變電所雷電波降低到電氣裝置絕緣強(qiáng)度允許值（如采用MOA）2、避雷針（線）（1）避雷針（線）的防雷保護(hù)原理在雷電先導(dǎo)階段，避雷針頂部聚積電荷，在發(fā)展先導(dǎo)和避雷針頂端之間通道建立了很大電場(chǎng)強(qiáng)度，避雷針迎面先導(dǎo)的產(chǎn)生和發(fā)展大大加強(qiáng)這通道中的場(chǎng)強(qiáng)，最后選定擊中避雷針。（2）避雷針（線）的保護(hù)范圍電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620-1997規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)可能遭受雷擊概率為0.1%

美國(guó)IEEEStd142-1991規(guī)定的保護(hù)范圍，滾球半徑為30m，保護(hù)范圍內(nèi)遭受雷擊概率為0.1%，采用45m，大約為0.5%3、單支避雷針的保護(hù)范圍hx水平面上保護(hù)范圍的截面4、兩支等高避雷針的聯(lián)合保護(hù)范圍

5、兩支不等高避雷針的保護(hù)范圍6、三支和四支等高避雷針的保護(hù)范圍（a）（b）7、避雷針（線）的安裝規(guī)定

發(fā)電廠的主廠房、主控制室和配電裝置室一般不裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置。獨(dú)立避雷針（線）宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其接地電阻不宜超過(guò)10

。當(dāng)有困難時(shí)，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kV及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m。7、避雷針（線）的安裝規(guī)定

35kV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針。除水力發(fā)電廠外，裝設(shè)在架構(gòu)（不包括變壓器門(mén)型架構(gòu)）上的避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m。嚴(yán)禁在裝有避雷針、避雷線的構(gòu)筑物閃架設(shè)未采取保護(hù)措施的通信線、廣播線和低壓線。8、進(jìn)線保護(hù)段

發(fā)電廠和變電所應(yīng)采取措施防止或減少近區(qū)雷擊閃絡(luò)。未沿全線架設(shè)避雷線的35kV－110kV架空送電線路，應(yīng)在變電所1km－2km的進(jìn)線段架設(shè)避雷線。變電所出線1－2基桿塔接地電阻不應(yīng)大于5

。8、進(jìn)線保護(hù)段

220kV－500kV架空線路，在2km進(jìn)線保護(hù)段范圍內(nèi)以及35kV-110kV線路在1km-2km進(jìn)線保護(hù)段范圍內(nèi)的桿塔耐雷水平應(yīng)符合以下要求：標(biāo)稱電壓（kV）35110220500耐雷水平kA一般線路20～3040～7575～110125～175變電所進(jìn)線保護(hù)段30751101758、進(jìn)線保護(hù)段進(jìn)線保護(hù)段上的避雷線保護(hù)角宜不超過(guò)20度，最大不應(yīng)超過(guò)30度。9、熱備用線路的防雷保護(hù)經(jīng)?？粘涞?5—220kV線路，應(yīng)在線路斷開(kāi)點(diǎn)附近采取防雷保護(hù)措施，如加裝間隙或避雷器。對(duì)雷電活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，可在110KV及以上線路的隔離開(kāi)關(guān)處加裝加裝間隙或避雷器。華東一些地區(qū)已推廣。

2007年6月22日，浙江220kV海門(mén)變電站220kV州門(mén)2341線遭受連續(xù)雷擊，C相故障，進(jìn)而導(dǎo)致剛剛跳開(kāi)的220kV州門(mén)2341線開(kāi)關(guān)斷口擊穿，引發(fā)開(kāi)關(guān)、保護(hù)等設(shè)備連鎖反應(yīng)，造成全站停電。10、避雷器的配置（1）MOA至主變壓器間的最大電氣距離金屬氧化物避雷器至主變壓器間的最大電氣距離系統(tǒng)額定電壓（kV）進(jìn)線段長(zhǎng)度（km）進(jìn)

線

路

數(shù)123≥411011.525590125851201701051452051151652302202125（90）195（140）235（170）265（190）10、避雷器的配置（2）變壓器中性點(diǎn)保護(hù)對(duì)于110kV變壓器，當(dāng)中性點(diǎn)絕緣的沖擊耐受電壓

185kV時(shí)，應(yīng)在間隙旁并聯(lián)MOA，其U1mA

67kV，1kA雷電殘壓

120kV。中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地10、避雷器的配置（3）自耦變壓器必須在其兩個(gè)自耦合的繞組出線上裝設(shè)閥式避雷器，該避雷器應(yīng)裝設(shè)在自耦變壓器和斷路器之間。11、雷電波侵入自耦變壓器時(shí)的過(guò)電壓分布（a）高壓端A1進(jìn)波；（b）中壓端A2進(jìn)波1—初始電壓分布；2—穩(wěn)態(tài)電壓分布；3—最大電位包絡(luò)線12、避雷器（MOA)

金屬氧化物避雷器是以氧化鋅（ZnO）基壓敏電阻（非線性電阻）組成的。日本稱氧化鋅避雷器，美國(guó)稱金屬氧化物避雷器（MOA），前蘇聯(lián)稱非線性過(guò)電壓限制器。它們都是以氧化鋅為主要成分，添加三氧化二鉍（Bi2O3），三氧化二鈷（Co2O3），二氧化錳（MnO2），三氧化二銻（Sb2O3）等金屬氧化物，經(jīng)過(guò)粉碎混合后，高溫?zé)Y(jié)而成。12、避雷器（MOA)

ZnO、SiC和理想避雷器伏安特性的比較

ZnO避雷器的伏安特性（1）MOA的應(yīng)用選擇使用環(huán)境條件：根據(jù)使用地區(qū)的氣溫、太陽(yáng)光輻射、海拔、風(fēng)速、污穢、地震等環(huán)境條件。額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓以及壓力釋放等級(jí)：根據(jù)使用電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓、頻率、中性點(diǎn)接地方式、供電運(yùn)行方式、短路電流數(shù)值以及故障持續(xù)時(shí)間等。（1）MOA的應(yīng)用選擇MOA類型、標(biāo)稱放電電流、沖擊耐受試驗(yàn)電流值、線路放電等級(jí)：根據(jù)被保護(hù)對(duì)象以及其重要性。MOA保護(hù)水平及絕緣配合：根據(jù)使用電網(wǎng)的過(guò)電壓水平和可接受的故障率。（2）氧化鋅避雷器的檢測(cè)

氧化鋅避雷器在保護(hù)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行上起著十分重要的作用。由于避雷器長(zhǎng)期直接承受工頻電壓、沖擊電壓和內(nèi)部受潮的影響，引起ZnO閥片老化，阻性電流增加和功耗增大，導(dǎo)致避雷器內(nèi)部閥片溫度升高，直至發(fā)生熱崩潰，使避雷器爆炸。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)避雷器的隱患，需要經(jīng)常對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)。目前我們的檢測(cè)手段是以在線監(jiān)測(cè)為主，帶電測(cè)試和停電預(yù)試為輔。目前安裝的絕大多數(shù)在線監(jiān)測(cè)儀只是檢測(cè)全泄漏電流，有必要定期通過(guò)帶電測(cè)試或停電試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)避雷器的阻性電流和功率損耗等參量.（3）帶電測(cè)試泄漏電流測(cè)試結(jié)果的主要影響因素

①避雷器表面泄漏的影響②外界環(huán)境的影響③避雷器相間電容耦合的影響（4）帶電測(cè)試帶電測(cè)試由于受空間電磁場(chǎng)干擾的影響，主要是電容耦合，測(cè)量結(jié)果與停電測(cè)量結(jié)果有一定差別,容易對(duì)避雷器的健康狀況產(chǎn)生誤判斷。對(duì)帶電測(cè)試數(shù)據(jù)的分析主要是靠橫向及縱向比較。對(duì)出現(xiàn)異常測(cè)試數(shù)據(jù)的避雷器，應(yīng)按周期進(jìn)行帶電測(cè)試，并以初次測(cè)試數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)進(jìn)行比較，并注意其變化趨勢(shì)。新投運(yùn)避雷器應(yīng)立即安排帶電測(cè)試，以便積累原始數(shù)據(jù)。八、高壓輸電線路的防雷概述輸電線路在運(yùn)行過(guò)程中承受工作電壓、操作過(guò)電壓或大氣過(guò)電壓時(shí)，都可能會(huì)發(fā)生絕緣閃絡(luò)事故。在超高壓輸電系統(tǒng)中，操作過(guò)電壓已被限制在較低的水平（500kV系統(tǒng)不超過(guò)2.0p.u），已不再是構(gòu)成線路絕緣的控制因素。另一方面，近幾年來(lái)因治理污閃事故的調(diào)爬等措施使線路的絕緣水平得到提高，線路在工作電壓作用下的可靠性也明顯提高。國(guó)內(nèi)、外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，大氣過(guò)電壓引起的絕緣閃絡(luò)已成為線路故障的主要原因。

1、國(guó)外高壓輸電線路雷擊跳閘率（單位：次/100km.a）

國(guó)家電壓等級(jí)(kV)美國(guó)俄羅斯日本220（230）0.870.360.88330（345）0.530.12/5000.350.090.632、國(guó)家電網(wǎng)公司雷擊跳閘率規(guī)定統(tǒng)計(jì)表明，雷害引起的跳閘約占線路跳閘次數(shù)的50％。為確保送電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)，國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)雷擊跳閘率指標(biāo)提出了更加嚴(yán)格的要求。2005年3月國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的《110(66)kV～500kV架空輸電線路運(yùn)行規(guī)范》明確指出各電壓等級(jí)線路的雷擊跳閘率（規(guī)算到40個(gè)雷暴日），應(yīng)達(dá)到如下指標(biāo)：2、國(guó)家電網(wǎng)公司雷擊跳閘率規(guī)定表1－2線路雷擊跳閘率目標(biāo)值（單位：次/100km.a）110kV220kV330kV500kV0.5250.3150.200.14電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620－1997計(jì)算的雷擊跳閘率（次/100km.a）110kV220kV330kV500kV平原線路0.830.250.120.081山區(qū)線路1.18～2.010.43～0.950.27～0.600.17～0.42注：平原對(duì)應(yīng)接地電阻Ri=7

，山區(qū)兩數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)Ri為7和15。

3、造成輸電線路雷擊跳閘的主要原因輸電線路反擊：桿塔以及桿塔附近避雷線上落雷后，由于桿塔或接地引下線的電感和桿塔接地電阻上的壓降，塔頂?shù)碾娢豢赡苓_(dá)到使線路絕緣發(fā)生閃絡(luò)的數(shù)值，造成桿塔雷擊反擊。桿塔的接地電阻是影響雷擊跳閘率的重要因素，計(jì)算表明：桿塔的接地電阻如增加10～20Ω，雷擊跳閘率將會(huì)增加50%～100%。為此，各網(wǎng)、省電力公司為提高供電可靠性，投入大量的人力和財(cái)力進(jìn)行桿塔接地電阻的改造，使線路桿塔的接地電阻滿足防雷設(shè)計(jì)的要求，保證了雷擊跳閘率滿足規(guī)程的要求。

3、造成輸電線路雷擊跳閘的主要原因

輸電線路絕緣水平也是影響線路雷擊反擊的重要因素。為此，合理配置線路桿塔的絕緣水平和布置方式，會(huì)提高桿塔的耐雷水平，從而降低雷擊故障跳閘率。雷直擊塔頂或避雷線會(huì)造成對(duì)線路絕緣的反擊，我國(guó)防雷與接地規(guī)程給出了不同電壓等級(jí)輸電線路桿塔承受反擊的耐雷水平：

4、輸電線路繞擊

雷繞過(guò)避雷線的屏蔽，擊于導(dǎo)線稱為“繞擊”。由于影響發(fā)生繞擊的因素比反擊要復(fù)雜得多，人們對(duì)它感興趣的程度和研究深度也較反擊為多。上一世紀(jì)的60年代初，美國(guó)的E.R.Whitehead

、H.R.Armstorng和G.R.Brown等人在前人完成的小模型模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上先后開(kāi)展了繞擊過(guò)程的理論研究，并取得了重要成果，完善和發(fā)展了分析輸電線路屏蔽性能的電氣幾何模型（EGM），被稱為Whitehead理論。1964年我國(guó)朱蒙美教授在模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上獨(dú)立提出了與之基本相似的計(jì)算模型。隨后Sargtnt、Eviksson、Mossa等人在完善和推廣EGM的應(yīng)用方面作了大量的工作。4、輸電線路繞擊

近年來(lái)，Eviksson、Dallera、Rizk等人將近代長(zhǎng)空氣間隙放電的研究成果用于線路屏蔽性能的研究，提出了先導(dǎo)發(fā)展模型（LPM）。該模型認(rèn)為在下行先導(dǎo)的作用下，接地物體上的上行先導(dǎo)的發(fā)生、發(fā)展及相遇的過(guò)程，在決定雷電屏蔽性能時(shí)起決定性的作用，并引入吸引距離作為基本參數(shù)。我國(guó)各網(wǎng)、省電力公司在輸電線路防繞擊方面也做了大量的工作，如采取增強(qiáng)桿塔絕緣提高其繞擊耐雷水平；減小邊導(dǎo)線保護(hù)角，甚至采用負(fù)保護(hù)角或加裝塔頂拉線、在地線上裝側(cè)向避雷針、裝設(shè)耦合地線及旁路架空地線等措施，增強(qiáng)對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用，降低繞擊概率。

5、輸電線路的幾種常見(jiàn)過(guò)電壓

架空輸電線路中常見(jiàn)的過(guò)電壓有以下兩種，第一種是：架空線路上的感應(yīng)過(guò)電壓,即雷擊發(fā)生在架空線路的附近，通過(guò)電磁感應(yīng)在輸電線路上產(chǎn)生的過(guò)電壓；第二種是直擊雷過(guò)電壓，即雷電直接打在避雷線或是導(dǎo)線上時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。下面對(duì)這兩種過(guò)電壓做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，在介紹中主要介紹產(chǎn)生的機(jī)理及結(jié)論.6、架空輸電線路上的感應(yīng)過(guò)電壓

當(dāng)雷擊線路附近的地面時(shí)，會(huì)在架空線路的三相導(dǎo)線上出現(xiàn)感應(yīng)過(guò)電壓（感應(yīng)雷）。這種感應(yīng)過(guò)電壓的形成過(guò)程如下：在雷電放電的先導(dǎo)階段，在先導(dǎo)通道中充滿了電荷，它對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生了靜電感應(yīng)，在負(fù)先導(dǎo)通道附近的導(dǎo)線上積累了異號(hào)的正束縛電荷，而導(dǎo)線上的負(fù)電荷則被排斥到導(dǎo)線的遠(yuǎn)端。6、架空輸電線路上的感應(yīng)過(guò)電壓6、架空輸電線路上的感應(yīng)過(guò)電壓

因?yàn)橄葘?dǎo)的發(fā)展速度很慢，所以在上一過(guò)程中導(dǎo)線的電流不大，可以忽略不計(jì)，而導(dǎo)線將通過(guò)系統(tǒng)的中性點(diǎn)或泄漏電阻而保持其零電位（如果不計(jì)工頻電壓的話）。由此可見(jiàn)，如果先導(dǎo)通道電場(chǎng)使導(dǎo)線各點(diǎn)獲得的電位為U0（x），則導(dǎo)線上的束縛電荷電場(chǎng)必定使導(dǎo)線獲得電位為+U0（x），即二者在數(shù)值上相等，符號(hào)相反，也即各點(diǎn)上均有±U0（x）疊加，使導(dǎo)線在先導(dǎo)階段時(shí)處處電位為零。

6、架空輸電線路上的感應(yīng)過(guò)電壓

雷擊大地后，主放電開(kāi)始，先導(dǎo)通道中的電荷被中和。如果先導(dǎo)通道中的電荷是全部瞬時(shí)被中和（這當(dāng)然是不可能的），則導(dǎo)線上的束縛電荷也將全部瞬時(shí)變?yōu)樽杂呻姾?，此時(shí)導(dǎo)線出現(xiàn)的電位僅由這些剛解放的束縛電荷決定，它顯然等于+U0（x）。這是靜電感應(yīng)過(guò)電壓的極限。實(shí)際上，主放電的速度有限，所以導(dǎo)線上束縛電荷的釋放是逐步的，因而靜電感應(yīng)過(guò)電壓將比+U0（x）小。

6、架空輸電線路上的感應(yīng)過(guò)電壓

此時(shí)由于對(duì)稱的關(guān)系，被釋放的束縛電荷將對(duì)稱的向?qū)Ь€兩側(cè)流動(dòng)，電荷流動(dòng)形成的電流i乘以導(dǎo)線的波阻Z即為向兩側(cè)流動(dòng)的靜電感應(yīng)過(guò)電壓流動(dòng)波u=iZ。此外，如果先導(dǎo)通道電荷全部瞬時(shí)中和，則瞬間有（這當(dāng)然是不可能的），則將產(chǎn)生極強(qiáng)的時(shí)變磁場(chǎng)，后者將使導(dǎo)線產(chǎn)生極大的電磁感應(yīng)過(guò)電壓。6、架空輸電線路上的感應(yīng)過(guò)電壓因此電磁分量要比靜電分量小得多，后者約為前者的五倍。又由于兩種分量出現(xiàn)最大值的時(shí)刻也不同，所以在對(duì)總的感應(yīng)過(guò)電壓幅值的構(gòu)成上，靜電分量起主要作用。為了使大家在工作中對(duì)感應(yīng)過(guò)電壓的值有一個(gè)數(shù)量級(jí)的概念，可以用下式進(jìn)行粗略的估算式中，I：主放電電流（kA）

hc：導(dǎo)線平均高度（m）

S：雷擊點(diǎn)距線路的距離（m）7、架空輸電線路上的直擊雷過(guò)電壓

雷直擊于有避雷線的輸電線路分為三種情況，a、雷擊桿塔頂部；b、雷擊避雷線中央部分；c、繞過(guò)避雷線擊于導(dǎo)線。

a、當(dāng)雷擊于導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線的電位可按下式計(jì)算：7、架空輸電線路上的直擊雷過(guò)電壓7、架空輸電線路上的直擊雷過(guò)電壓

b、雷擊線路桿塔頂部雷擊線路桿塔頂部時(shí)，有很大的電流igt流過(guò)桿塔入地。對(duì)一般高的桿塔，塔身可用等值電感Lgt代替，其沖擊接地電阻為Rch，于是塔頂電位為

在一般情況下沖擊接地電阻Rch對(duì)Ugt起很大的作用，而在山區(qū)或高阻區(qū)，Rch可達(dá)上百歐，此時(shí)它對(duì)Ugt的值將起決定性的作用。至于桿塔電感只有在特高塔或大跨越時(shí)才會(huì)起決定作用。7、架空輸電線路上的直擊雷過(guò)電壓7、架空輸電線路上的直擊雷過(guò)電壓c、雷直擊于檔距中央的避雷線當(dāng)雷直擊于檔距中央的避雷線會(huì)產(chǎn)生很高的過(guò)電壓，可用下式計(jì)算：

式中Lb為半檔避雷線的電感，a為雷電流陡度。從世界各國(guó)運(yùn)行的情況看在檔中發(fā)生相地線間的閃絡(luò)是很少見(jiàn)的。8、線路防雷的四道防線（1）第一道防線是保護(hù)導(dǎo)線不受或少受雷直擊，為此可采用避雷線、可控放電避雷針或改用電纜。（2）第二道防線是雷擊塔頂或避雷線時(shí)不使或少使絕緣發(fā)生閃絡(luò)，為此需提高線路的耐雷水平或線路的絕緣水平。（3）第三道防線是當(dāng)絕緣發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，盡量減少由沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定電力電弧的概率，從而減少雷擊跳閘率，為此應(yīng)減少絕緣上的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度，或電網(wǎng)中性點(diǎn)采用不直接接地方式。（4）第四道防線是即使跳閘也不中斷電力的供應(yīng)，可用自動(dòng)重合閘或用雙回線以及環(huán)網(wǎng)供電。9、影響輸電線路雷擊跳閘的因素桿塔接地電阻線路絕緣配置桿塔高度防雷保護(hù)角（1）桿塔接地電阻

按照《DL/T620-1997交流電氣裝置過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》中的110～500kV線路的桿塔尺寸和絕緣子的50%雷電沖擊絕緣水平，對(duì)不同桿塔接地電阻計(jì)算出各自的耐雷水平如表5.1。①雷擊跳閘率與接地電阻的關(guān)系220kV鐵塔n[次/100km·a]n[次/100km·a]220kV水泥桿②雷擊跳閘率與接地電阻的關(guān)系n[次/100km·a]500kV鐵塔③雷擊跳閘率與接地電阻的關(guān)系（1）桿塔接地電阻

線路耐雷水平隨著桿塔的接地電阻的增加而降低，雷擊跳閘率相應(yīng)得到了提高，如將220kV線路接地電阻從10Ω電阻降低到5Ω，雷擊跳閘率可降低四十七點(diǎn)三個(gè)百分點(diǎn)。由于雷電流強(qiáng)度概率分布的固有特點(diǎn)：低幅值的雷電流出現(xiàn)的概率較大，高幅值雷電流出現(xiàn)的概率明顯較少，桿塔接地電阻的作用顯得更加重要。我們認(rèn)為輸電線路桿塔的接地電阻（含整個(gè)桿塔雷電放電通道的接觸電阻）大致應(yīng)降低到10Ω以下。（1）桿塔接地電阻

在線路防雷設(shè)施檢查中，通常我們應(yīng)認(rèn)真檢查桿塔塔頂?shù)慕拥剡B接情況、水泥塔接地引線是否存在虛焊脫斷現(xiàn)象、接地網(wǎng)的電阻大小等。對(duì)接地電阻較高的桿塔電阻，一般采用增設(shè)接地裝置，采用引外接地裝置或連續(xù)伸長(zhǎng)接地線來(lái)實(shí)現(xiàn)。存在的主要問(wèn)題是：對(duì)山區(qū)高電阻率地區(qū)的桿塔，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，再降低接地電阻的可能性不大；另一方面降低桿塔接地電阻對(duì)提高線路的繞擊耐雷水平作用不大。（2）絕緣配置

線路一旦建成，能夠提高耐雷水平的措施基本上只有兩條，一是降低桿塔接地體的沖擊接地電阻，另外一個(gè)適度增加絕緣子的片數(shù)以提高U50%放電電壓。

n（平原）

n（山區(qū)）

14片

0.078

0.116

15片

0.05

0.075

16片

0.046

0.06910、繞擊跳閘的分析方法規(guī)程法電氣幾何模型（EGM）對(duì)平原線路

對(duì)山區(qū)線路

11、架空輸電線路現(xiàn)有防雷措施

架設(shè)避雷線減小桿塔避雷線保護(hù)角降低桿塔沖擊接地電阻增強(qiáng)線路絕緣采用不平衡絕緣技術(shù)耦合地線及塔頂斜拉線線路避雷器絕緣子并聯(lián)間隙（1）耦合地線及塔頂斜拉線

在土壤電阻率很高、桿塔接地電阻很難降低、桿塔機(jī)械強(qiáng)度允許的情況下，可考慮在導(dǎo)線下方增設(shè)耦合地線。其主要作用為：既可增加地線對(duì)導(dǎo)線的耦合程度，降低絕緣子串上的電壓，從而提高輸電線路的耐雷水平；另外，因?qū)讚魲U塔雷電流的分流作用增加，使塔頂電位降低；能等效提高地電位面，使桿塔有效高度相應(yīng)減小(因?qū)Ь€所處大氣電場(chǎng)等電位面相應(yīng)降低)，從而在雷擊塔頂時(shí)導(dǎo)線上感應(yīng)電壓分量減小，相當(dāng)于桿塔本身電感量減少，利于降低塔頂電位；地形不利時(shí)，能增大防雷電繞擊的作用；改善輸電線路沿線的電磁環(huán)境。耦合地線會(huì)受桿塔強(qiáng)度、交叉跨越及線路下方的交通運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊?。?）耦合地線及塔頂斜拉線

塔頂斜拉線對(duì)改善輸電線路雷電性能也有一定作用。首先塔頂拉線具有耦合和分流作用，可以提高雷擊桿塔時(shí)線路的反擊耐雷水平。另外塔頂拉線對(duì)于平原線路也有一定防繞擊效果。耦合地線、耦合屏蔽線、架空旁路屏蔽線以及塔頂斜拉線的設(shè)計(jì)和安裝還需要考慮間隙距離是否滿足要求。另外由于這些地線不帶電，丟失的風(fēng)險(xiǎn)更大，建議如果安裝則優(yōu)先考慮人跡罕至的山區(qū)。

12、線路避雷器（1）線路避雷器提高線路耐雷水平線路避雷器的投資較大，難以普遍采用建議優(yōu)先安裝在下列條件桿塔：山區(qū)線路易擊段、易擊點(diǎn)的桿塔結(jié)合雷電定位系統(tǒng)查找山區(qū)線路接地電阻高且發(fā)生過(guò)閃絡(luò)的桿塔水電站升壓站出口線路接地電阻大的桿塔大跨越高桿塔多雷區(qū)雙回線路易擊段、易擊點(diǎn)的一回線路上已運(yùn)行1萬(wàn)多臺(tái)線路防雷最為有效的措施（2）復(fù)合外套ZnO

避雷器的特點(diǎn)從根本上消除避雷器外套爆炸的危險(xiǎn);重量輕,體積小,擴(kuò)大了避雷器的使用范圍;耐污性能好;散熱特性好;制造工藝簡(jiǎn)單13、線路防雷對(duì)避雷器的基本要求應(yīng)能滿足長(zhǎng)期承受工頻電壓作用而穩(wěn)定工作的要求,即串聯(lián)間隙在各種外界因素的作用下,在風(fēng)吹、導(dǎo)線舞動(dòng)等情況下應(yīng)能保持其尺寸基本不變;

應(yīng)具有足夠的通流能力以泄放雷電流和吸收雷電沖擊過(guò)電壓的能量;

為限制雷電過(guò)電壓,避雷器的保護(hù)水平應(yīng)與線路絕緣子串有很好的絕緣配合,以保證雷擊被保護(hù)線路段時(shí),無(wú)論被保護(hù)線路段內(nèi)或被保護(hù)線路段外的絕緣子串均不應(yīng)發(fā)生閃絡(luò);另外被保護(hù)線段外的線路遭受雷擊時(shí)被保護(hù)線段內(nèi)的絕緣子串也不應(yīng)發(fā)生閃絡(luò);13、線路防雷對(duì)避雷器的基本要求避雷器應(yīng)能可靠地切斷工頻續(xù)流,保證線路正常供電避雷器本體故障時(shí)允許線路重合閘,保證線路仍能工作緊湊型的設(shè)計(jì):重量輕,體積小,能安裝在現(xiàn)有的桿塔上;

防爆炸:即使在承受高于設(shè)計(jì)值以上的雷電流的作用下也不發(fā)生爆炸,保證人身和設(shè)備的安全;

13、線路防雷對(duì)避雷器的基本要求密封性能好,不易受潮,可以減少目前瓷外套避雷器在運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的由于受潮引起的事故,提高運(yùn)行可靠性采用硅橡膠有機(jī)材料作為外絕緣,由于其具有強(qiáng)憎水性,使避雷器具有更強(qiáng)的防污性能具有一定的機(jī)械強(qiáng)度,應(yīng)能承受所要求的各種機(jī)械負(fù)荷

返回類型帶間隙型無(wú)間隙型性能劣化只在串聯(lián)間隙動(dòng)作時(shí)才承受工作電壓的作用,很少劣化,可增加運(yùn)行壽命長(zhǎng)期承受工作電壓的作用殘壓適當(dāng)提高荷電率,即減少電阻片數(shù)量,使殘壓降低比帶串聯(lián)間隙的殘壓高故障安全性不需要特殊的故障脫落裝置避雷器故障時(shí)需要特殊的脫落裝置將避雷器與導(dǎo)線分離其他原則上有放電時(shí)延容易實(shí)現(xiàn)緊湊型設(shè)計(jì)無(wú)放電時(shí)延15、同塔雙回（多回）線路的防雷同塔雙回（多回）線路桿塔較單回線路要高。桿塔越高，送電線路截獲的雷電越多。一方面，桿塔高度越高，引雷面積增大，著雷次數(shù)增加；另一方面，雷擊塔頂后沿塔傳播到接地裝置時(shí)引起的負(fù)反射波返回到塔頂或橫擔(dān)所需時(shí)間增長(zhǎng)，致使塔頂或橫擔(dān)電位增高，容易造成反擊，從而導(dǎo)致雷擊跳閘率增加。同塔雙回（多回）線路存在雙（多）回同時(shí)雷擊跳閘的可能為降低雙回同時(shí)跳閘率，500kV同塔雙回線路一般采用逆相序排列。九、交流電氣裝置的接地

1、術(shù)語(yǔ)接地grounded

將電力系統(tǒng)或建筑物中電氣裝置、設(shè)施的某些導(dǎo)電部分，經(jīng)接地線連接至接地極。工作(系統(tǒng))接地working(system)ground

在電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運(yùn)行需要所設(shè)的接地(如中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)其他裝置接地等)。保護(hù)接地protectiveground

電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地。1、術(shù)語(yǔ)雷電保護(hù)接地lightningprotectiveground

為雷電保護(hù)裝置(避雷針、避雷線和避雷器等)向大地泄放雷電流而設(shè)的接地。防靜電接地staticprotectiveground

為防止靜電對(duì)易燃油、天然氣貯罐和管道等的危險(xiǎn)作用而設(shè)的接地。接地極(groundingelectrode)

埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地極。兼作接地極用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬井管、鋼筋混