避雷针(线)的保护范围
避雷针保护范围及其计算
避雷针保护范围及其计算避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。
当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。
在避雷针的顶端，形成局部电场集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。
用折线法计算避雷针保护范围的方法：1、单支避雷针保护范围的计算2、双支等高避雷针保护范围的计算3、双支不等高避雷针保护范围的计算1、单支避雷针保护范围的计算hx平面上的保护范围避雷针在地面上的保护半径为r=1.5h o式中r――保护半径（米）；h――避雷针高度（米）。
在被保护物高度hx水平面上的保护半径为rx= （h-hx）p=hap ；式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）；hx—被保护物的高度（米）；ha —避雷针的有效高度（米）；p――高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）0h< 30 米时，p=1 o2、双支等高避雷针保护范围的计算每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的一最低点0作一圆弧来确定。
h0 :两避雷针之间保护范围上部边缘最低点的高度（m）D:避雷针之间距离hx:被保护物高度bx:宽度其中bx=1.5 (hO —hx)hO=h —D/7P当D>7ph 时，h0=0, bx=0 3、双支不等高避雷针保护范围的计算每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同；内侧的保护范围：先做出较高避雷针的边界范围，再由较低针顶部做一条地面平行线，与较高边范围边界相交，过交点作垂线，以此为假想避雷针做保护范围hO=h1 —D1/7P。
避雷针保护范围
避雷针保护范围的计算r=1.5h。
式中r——保护半径（米）；h——避雷针高度（米）。
在被保护物高度hx水平面上的保护半径为rx=1.5（h-hx）p。
式中rx—避雷针在hx水平面上的保护半径（米）；hx—被保护物的高度（米）；p——高度影响系数（考虑避雷针太高时，保护半径不按正比例增大的系数）这里取p=1两针间的保护范围，上限最低高度：H0 =H-D/7PD---两避雷针之间的距离m井架上两支避雷针的高度为38米，天轮最高点位置按30米计算，两避雷针之间的距离为9.05米，变电所旁及主提绞车房旁的避雷针高均为18米，井架避雷针到两个绞车房的距离均按60米计算，井架到机厂的最远距离按50米计算，绞车房的高度为6米，机厂宿舍的高度为3米。
H0 =38-9.05/7=36.7＞30井架上避雷针在绞车房屋顶平面上的保护范围r1=1.5×（38-6）×1=48米主提绞车房旁的避雷针在绞车房屋顶平面上的保护范围r2=1.5×（18-6）×1=18米变电所旁的避雷针在绞车房屋顶平面上的保护范围r3=1.5×（18-6）×1=18米井架上避雷针在机厂屋顶平面上的保护范围r4=1.5×（38-3）×1=52.5米由以上计算与避雷针到各场所的实际距离相比较，可得出结论：各场所均在避雷针的保护范围之内。
生活区两个避雷针的高度均为15米，宿舍高度为3米，生活区到避雷针的最远距离为15米，两避雷针之间的距离为10米。
生活区避雷针在宿舍屋顶平面上的保护范围r5=1.5×（15-3）=18米两针的保护范围，上限最低高度H0= H-D/7P=15-10/7=13.57＞3米由以上计算与避雷针到各场所的实际距离相比较，可得出结论：生活区各场所均在避雷针的保护范围之内。
防雷装置的保护范围
第三节防雷装置的保护范围防雷装置的保护范围是指防雷装置保护其对象，被雷电击中的概率在0．1％以下的范围。
在防雷装置中，只对避雷针和避雷线确定其空间保护范围，而避雷网和避雷带，因为是直接设在建筑物表面上，已构成了确定的平面保护范围，不须要再计算确定。
避雷针、避雷线的保护范围与布局形式和高度有关。
避雷针、避雷线的布局形式取决于被保护物的结构尺寸(高度和面积)，通常有单支、双支、三支等高，双支不等高避雷针和单根、两根平行等高，两根平行不等高避雷线等布局形式。
避雷针和避雷线的保护范围确定方法有两种，一种是折线圆锥体法，另一种是滚球法。
对于同一结构的避雷针和避雷线，滚球法比折线圆锥体法核算的保护范围要小些，即滚球法比折线圆锥法对避雷针和避雷线的保护作用要求更严格一些。
一、避雷针的保护范围(一)单支避雷针的保护范围的确定1．单支避雷针折线圆锥体法保护范围的确定，按下式计算：r0＝1．5h(m)式中：h——避雷针的高度(m)。
r0——避雷针在地面上的保护半径高度为水平面上的保护半径当≥h时=k(h—)当≤h时=k(1．5h—2)式中：k——高度影响系数h≤30m，k=1；30m<h≤120m时，k=5．5/如图5—10所示，为单支避雷针的折线圆锥体确定保护范围，其作图方法是：作避雷针的水平底线，在底线中点作长度避雷针高度h的垂线；从针的项点向下，按避雷针保护物防雷要求角度(一般为45°)，作斜线至1/2h处。
即构成圆锥体的上半部分；在底线上取距避雷针1．5h的点，向上作斜线与前一斜线在1/2h处相交，即构成了折线圆锥体。
图5—10 单支避雷针折线圆锥体法的保护范围某一高度的保护半径．则作高度为的水平线共XX′相交于圆锥体母线，避雷针至交点的水平距离即为该高度的平面保护半径。
依据地面保护半径r=1．5h和水平面上的保护半径，可作出单支避雷针保护范围的俯视图。
通过上述作图可以看出，高度一定的单支避雷针随着保护平面的升高，避雷针的保护范围减少，要想增加其保护范围就必须增加避雷针的高度。
双支避雷针的保护范围计算
单支避雷针的保护范围计算：当针高度h小于或等于h r时：①距地面h r处作一平行于地面的平行线；②以针尖为圆心，h r为半径，作弧线交于平行线的A,B两点；③以A、B为圆心，h r为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。
从此弧线起到地面止就是保护范围。
保护范围是一个对称的锥体；④避雷针在h r高度的xx/平面上和地面上的保护半径，按下列计算式确定：r=√h(2h r–h) –√h x(2h r–h x)r=√h(2h r–h)式中r避雷针在h r高度的xx/平面上的保护半径÷h r 滚球半径，按规范表确定（m）h x 被保护物的高度r避雷针在地面上的保护半径（m）双支避雷针的保护范围计算：在避雷针高度h小于或等于h r的情况下，当两支避雷针的距离D大于或等于2√h(2h r–h) 时，应各按单支避雷针的方法确定；当D小于2√h(2h r–h) 时，应按下列方法确定。
①AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。
②C、E点位于两针间的垂直平分线上。
在地面每侧的最小保护宽度b按下式计算：b＝CO=EO=√h(2h r–h) –(D/2)2在AOB轴线上，距中心线任以距离x处，其保护范围上边线上的保护高度h x按下式计算：h x＝h r —√(h r–h)2–(D/2)2–x2该保护范围上边线是以中心线距离地面h r的一点O｜为圆心，以√(h r–h)2＋(D/2)2为半径所作的圆弧AB。
hx③两针间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围按以下方法确定：在任一保护高度hx和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避雷针的方法逐点确定。
确定BCO、AEO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。
④确定xx/平面上保护范围截面的方法。
以单支避雷针的保护半径r为半径，以A、B为圆心作弧线与四边形AEBC相交；以单支避雷针的(r–r)为半径，以E、C为圆心作弧线与上述弧线相交。
避雷针保护范围及其计算
避雷针保护范围及其计算
避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。
当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。
在避雷针的顶端，形成局部电场集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。
用折线法计算避雷针保护范围的方法：
1、单支避雷针保护范围的计算
2、双支等高避雷针保护范围的计算
3、双支不等高避雷针保护范围的计算
1、单支避雷针保护范围的计算。
国家规范中防雷保护范围变迁
《建筑防雷设计规范》GBJ57-83是我国第一版防雷规范, 根据原国家基本建设委员会[71]建革函字150号通知的要求，由原第一机械工业部主持，一机部第八设计院负责，会同西南工业建筑设计院、北京市建筑设计院、东北电力设计院、五机部第五设计院、一机部第一设计院（上述单位均为当时名称）于1972 年至 1974 年共同编制，由国家计划委员会以计标[1983]1659号通知批准颁发。
在这前后出现过多种防雷保护范围方法。
一、曲线法我国过去防雷保护范围沿用前苏联的做法,其中为电力系统防雷所用的是所谓曲线法。
根据这一方法，单支避雷针在一定的被保护物高度下的保护范围(半径)可以用下式表示:式( 1-1 )式中：r x—避雷针的保护半径；h—避雷针高度；h x—被保护物高度；h a=h-h x—避雷针的有效高度。
式( 1 )适用于h≤30米的避雷针。
当h＞30米时，式( 1-1 )的结果须乘以系数。
图1曲线法单支避雷针保护范围由公式可知，曲线法无论计算还是作图，都比较复杂繁琐；对于两支及多支避雷针的保护范围，则需要更复杂的计算，或者依靠复杂的曲线图表才能得出。
为了使计算和作图得以简化，前苏联提出了所谓折线法。
二、折线法折线法被引用于我国《民用建筑物防雷保护》（1962年版）中，图2折线法单支避雷针保护范围当≤2.67时，被保护物将位于下部的△COD和COD´中，此时避雷针的保护半径为：式（2-1）当≥2.67时，被保护物将位于上部的尖顶中，此时避雷针的保护范围较小：式（2-2）折线法虽然在某些方面要比曲线法简单一些，但仍有不少烦琐与不便之处，即使在前苏联，折线法也没有完全取代曲线法，从而形成两种防雷保护法方法长期并存的局面。
三、新折线法3.1 单支避雷针保护范围《建筑防雷设计规范》GBJ57-83部分采用了广西大学发配电教研组的研究成果，即新折线法。
图3新折线法单支避雷针保护范保护范围计算公式为：当≥时，式（2-1）当＜时，式（2-2）上面的结果应用于h≤30米的避雷针。
避雷针及避雷线保护范围
hx 水平面上的保护半径确定： 水平面上的保护半径确定： ①当 hx≥h/2时， r=(h- h)p （p为高度影响系数） 时 为高度影响系数） 为高度影响系数 x x
在被保护高度
rx =(1.5h-2 hx)P
针离设备至少5m 针离设备至少
二、两根等高针的保护范围的确定： 两根等高针的保护范围的确定： 采用两针后针的保护范围的外侧与单针保护范围的确 定方法相同，针的内侧部分的确定方法为： 定方法相同 ，针的内侧部分的确定方法为： 令 D为两 为两 针间距离； 针间距离；2 bx等于在高度为 hx水平面上保护范围的最 小宽度，它位于两针的连接线的中点， 小宽度，它位于两针的连接线的中点，即距每针的距 离为D/2。 离为 。
ha hx rx
D1 D2
四、三支或四支避雷针的保护范围 可以两两当作两只避雷针确定保护范围
四支等高避雷针
五、单根避雷线的保护范围 在hx水平面上避雷线每侧保护 hx水平面上避雷线每侧保护 范围的宽度的确定： 范围的宽度的确定： h/2时 当 hx ≥h/2时， rx=0.47( h- hx)p h/2时 当 hx＜h/2时，
D
rx
rx
习题：某厂有两个原油罐，一个高为12米 习题：某厂有两个原油罐，一个高为 米、 直径为6米 另一个高10米 直径10米 直径为 米 ， 另一个高 米 、 直径 米 ， 两 油罐的净距为16米 油罐的净距为 米。试设计采用单支避雷针 保护的最佳方案， 保护的最佳方案，并绘出避雷针的平面保护 范围。 范围。
b bx确定： x=1.5(h0-hx) 确定：
h0为两针保护范围上部边缘最低点的高度，计算如下： 为两针保护范围上部边缘最低点的高度，计算如下： 两针间距离与针高之比D/h不宜大于 。 不宜大于5。 两针间距离与针高之比 不宜大于 h0为两针间保护范围上部边缘最低点的高度 为两针间保护范围上部边缘最低点的高度(m) h0=h-D/7p 当D=7pha时，bx=0
避雷针及避雷线保护范围分析
避雷针和避雷线的保护范围
防止设备遭受直击雷的危害，使雷击中在针、线上 （不会击在被保护的电气设备上）从而起到保护作用。 针—集中设备、变压器等，如受雷面积不大的变电站、 线—架空线路（保护效果较差，但范围较大）
一、单支避雷针 避雷针在地面上的保护半径为:r=1.5h
ha h
hx
h/2
图中：h为避雷针
的高度（m）；hx
为被保护物体的高
度（m）； rx 为在
高度为 hx 的水平面
上的保护半径
（m）。
h 在被保护高度 x 水平面上的保护半径确定：
r ①当 hx≥h/2时， =x (h- h)xp （p为高度影响系数）
(h≤30m时，p=1 , 30＜h≤120m时，
p
5.5
)
②当hx ＜h/2时
两线之间各横截面的保护范围，应由通过两避雷线点
及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定。O点的高
度如下式计算：
D
h0 h 4P
h
避雷线一般用于输电线路的直击雷防 hx
D / 4P
O
h/2
h0
护，常用保护角的大小来表示其对导
h
D
线的保护程度。保护角是指避雷线和
边相导线的连线与经过避雷线的垂直
线之间的夹角。雷击导线的概率随保
h0为两针保护范围上部边缘最低点的高度，计算如下：
两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。
h0为两针间保护范围上部边缘最低点的高度(m)
h0=h-D/7p
当D=7pha时，bx=0
D/7P
ha
h hx
rx h0
D
rx
bx
h0 hx
避雷针及避雷线保护范围
针—集中设备、变压器等，如受雷面积不大的变电站、
线—架空线路（保护效果较差，但范围较大）
一、单支避雷针 避雷针在地面上的保护半径为:r=1.5h
ha h hx h/2
图中：h为避雷针 h 的高度（m）； x 为被保护物体的高 度（m）； rx 为在 高度为 hx 的水平面 上的保护半径 （m）。
hx 水平面上的保护半径确定： ①当 hx≥h/2时， r=(h- h)p （p为高度影响系数） x x
在被保护高度
5 .5 (h≤30m时，p=1 , 30＜h≤120m时， p ) h h
②当 x ＜h/2时
rx =(1.5h-2 hx)P
针离设备至少5m
二、两根等高针的保护范围的确定： 采用两针后针的保护范围的外侧与单针保护范围的确 定方法相同，针的内侧部分的确定方法为：令D为两 针间距离；2 bx等于在高度为 hx水平面上保护范围的最 小宽度，它位于两针的连接线的中点，即距每针的距 离为D/2。
D
rx
rx
习题：某厂有两个原油罐，一个高为12米、 直径为6米，另一个高10米、直径10米，两 油罐的净距为16米。试设计采用单支避雷针 保护的最佳方案，并绘出避雷针的平面保护 范围。
习题：某变电站内有两根等高避雷针，高度 为25米、针间距离为45米。某被保护物位于 两针之间，被保护物高度为11米。试计算避雷 针在被保护物高度水平面上的保护范围？
b bx 确定： x=1.5(h0-hx)
h0为两针保护范围上部边缘最低点的高度，计算如下：
两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。
避雷针、避雷线的保护范围
独立避雷针
构架避雷针
精品课件
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避雷线用于保护架空线路，或厂站狭窄地区。
单回避雷线
双避雷线
精品课件
避雷针（线）结构组成
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▲接闪器: 避雷线本身或避雷针的针头。（Φ10－12mm长 1－2m的镀锌或镀镍钢棒）
▲引下线：连接接闪器与接地体的金属导体。（Φ6mm圆 钢或截面积≮25mm的镀锌钢绞线,也可以利用钢筋或铁塔）
• 直击雷或感应雷从输电线路、通讯光缆、无线天线等金属 雷电入侵 的引入线引入建筑物内，发生闪击或雷击事故
波
3.1 防雷设备认知
精品课件
直击雷防护
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侵入波防护
避雷针 避雷线
防雷保护装置
引雷于本身，并泄入大地 使被保护物体避免雷击
防雷接地装置
避雷器
防止沿输电线侵入变电站 的雷电过电压波
3.1 防雷设备认知
精品课件
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➢ 三、避雷针（线）保护范围
电力系统 “折线法”、建筑 物“滚球法”
1.单支避雷针的保护范围
避雷针在地面上的保护半径
r 1.5hP
3.1 防雷设备认知
P—高度影响系数 h—避雷针的高度，m r—保护半径，m
精品课件
3.1 防雷设备认知
高电压技术精品资源共享课程
在被保护物高度水平面上的保护半径
当hx
h 2
时，rx
(h hx )P
ha P
当hx＜
h 2
时，rx
(1.5h 2hx )P
hx——被保护物的高度，m ha——避雷针的有效高度，m
高电压技术试题
高电压技术试题一、填空题（每空1 分，共20 分）1、避雷针（线）的保护范围是指具有___1%___左右雷击概率的空间范围。
2、避雷针有接闪器、引下线和接地体组成。
3、根据不同的目的，接地分为：防雷接地、静电接地、工作接地、保护接地。
4、输电线上出现雷闪过电压分为：直接雷过电压、感应过电压。
5、直接雷对电气设备产生的危害是高电压、大电流。
6、电力系统内部过电压产生的原因有电弧接地、开关重位、谐振。
7、避雷针加设在配电装置构架上时，避雷针与主接地网的地下连接点到变压器接地线与主接地网的地下连接点之间的距离不得小于___15___m。
8、影响tg 的主要因素有：温度、湿度、频率和电压。
9、对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是改善(电极附近)电场分布。
二、判断题1、只有雷直接击于输电线导线上，输电线才会产生过电压。
（×）2、雷电波是非正弦的周期波（×）3、由于输电线经过的地区不同，雷电绕击率也不同。
（√）4、决定输电线路绝缘水平的因素是工作电压。
（√）5、高压试验的目的主要是检查高压电器设备的绝缘缺陷。
（×）6、土壤电阻率低的地区，应充分利用杆塔的自然接地电阻。
（√）7、输电线路每次雷击都会引起绝缘闪络。
（×）8、由于避雷线的存在，可以降低导线上的感应过电压。
（√）9、阀型避雷器的残压越高避雷器的性能越好。
（×）10、介质损耗小的绝缘介质的绝缘性能就好。
（√）三、单项选择题（每题2分，共20分）气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是_________（D）1、SF6A、无色无味性B、不燃性C、无腐蚀性D、电负性2、介质损耗角正切值测量时，采用移相法可以消除________的干扰。
（B）A、高于试验电源频率B、与试验电源同频率C、低于试验电源频率D、任何频率3、根据我国有关标准，220kV线路的绕击耐雷水平是（A）A、12kAB、16kAC、80kAD、120kA4、以下属于操作过电压的（B）A、工频电压升高B、电弧接地过电压C、变电所侵入波过电压D、铁磁谐振过电压5、电晕放电是一种（A）A 、自持放电B 、非自持放电C 、电弧放电D 、均匀场中放电 6、变电所防直接雷措施是（C ）A 、每两相间装一组避雷器B 、每线装阀型避雷器C 、装设独立避雷针D 、装设架空地线 7、中性点接地系统比不接地系统供电可靠性（A ）A 、高B 、差C 、无法比较D 、相同 8、避雷针的接地装置是（A ）A 、工作接地B 、安全接地C 、重复接地D 、保护接地 9、FS 、FZ 阀型避雷器能有效保护（B ）A 、直接雷过电压B 、感应雷过电压、行波过电压C 、内部过电压D 、外部过电压 10、在雷闪放电过程中，第一次雷击放电是（D ）A 、先导放电B 、主放电C 、对地放电D 、先导放电和主放电四、名词解释题（每小题3分，共15分）1、吸收比———绝缘电阻测量中施压后60秒时的绝缘电阻值与15秒时的绝缘电阻值之比称为绝缘的吸收比,即5106''''=R R K 2 、工频过电压———在正常或故障时,电力系统中所出现的幅值超过最大工作相电压,频率为工频(50H z )的过电压。
怎么计算避雷针的保护范围
如何计算避雷针的保护范围一．避雷针与避雷网、避雷带一样，属于防止雷击的防雷装置。
在防雷方面在针的一定高度以下有一个安全区域。
这个区域的物体通常是无害的对于雷击，这个区域被称为避雷针保护区。
二．避雷针保护范围图符号（m）小时----避雷针高度（距地）；换热器---受保护建筑物的高度；--避雷针有效高度，ha=h-hx；避雷针进入HX高度水平面上的保护半径；地面避雷针保护半径；H0型两个避雷针保护范围的中间最小高度；避雷针间距；B两根避雷针HX水平面中线两侧防护宽度；地平面中心线两侧两根避雷针的保护宽度；保护范围受高度影响的系数，p=5.5/小时。
三．单避雷针保护范围。
单根避雷针的保护范围是以避雷针为轴线、形状和帐篷的折线锥相似。
具体计算方法如下：如果避雷针的高度R=1.5小时避雷针HX高学位XX平面保护半径四．计算如下：换热器>小时/2当时，接收=h-hxhx＜小时/2当时，接收=1.5小时-2小时三十<小时<一百二十米，结果乘以系数P，保护范围具体绘制方法：什么时候？换热器<小时/2保护范围比四十五正锥角放大了一点。
即四十五度角线条只绘制到小时/2至地面R=1.5小时另一条斜线画在。
从这条线组合锥体是避雷针的保护范围（包括上部正锥体和下截锥的两部分）。
五．双等高避雷针保护范围双等高避雷针外侧的保护范围由单个避雷针确定，两个避雷针内侧的保护范围最大低防护高度小时。
然后根据以下公式什么时候？H0型=H-D/7型什么时候？小时>三十米希，H0型=H-D/7p型两针之间HX高度平面中线两侧保护宽度BX公司计算如下：什么时候？小时<三十米饭时间，bx=1.5（高0-换热器）什么时候？小时>三十米希，bx=1.5（高0-换热器）P作为丁<2.5小时那么BX公司> RX双倍等高避雷针保护范围大样说明：穿过两个针尖顶点一个以及两个销之间的最小保护高度H0办公室的C类点，弧ACB，C以上垂直于弧的点ACB公司平面在这一段找到地面上的中心线两侧防护宽度b（b=1.5小时）以及受保护的建筑物中心两侧HX保护宽度BX公司.然后根据单针的保护范围在两针外画出保护范围右和接收。
避雷针保护范围和接地入地电流计算
滚球法
• 国标法 GB500572010
• IEC • 单一避雷针的保护范
围为一曲线圆锥体
对比
结论
综上所述，可以得出以下几点结论： a)“折线法”的主要特点是设计直观、计算简便、节省投资,但只适用于20 m以下的 建筑避雷高度，不能计算高度20 m以上建筑物的保护范围,而且计算结果与雷电流大
• A 20m B 24m C 25.2m D 33m
• D/ha P=70/(24x1)=2.92 • hx=0.2h 查曲线bx/haP=1.0 • bx=24m • 选B
例3（2012年上午第12题）
• 12 某配电装置的直击雷保护采用独立避雷针，针高35m，被保护物15m，当要 求其中二支避雷针的联合保护范围为30m时，请计算两针间允许的最大距离和单 只避雷针对被保护物的保护半径是（）
例1 （2011年案例上午第14题）
• 某发电厂220kV配电装置，地处海拔3000m，…… 架构高度 20m，采用避雷器和避雷针作为雷电过电压保护装置……，回答 下列问题
• 14 该配电装置防直击雷保护采用在架构上装设避雷针的方式，当需要保护的设 备高度为10m，要求保护半径不小于18m时，计算需要增设的避雷针最低高度应 为下列哪些数值。
• A 5m B 6m C 25m D 26m
• 被保护物高度hx=10m hx<0.5h h=20+x • Rx=（1.5h-2hx）P=18 • 解得h=25.3m x=25.3-20=5.3 • 选B
例2（2009年上午第10题）
• 某发电厂220kV配电装置
• 10 该220kV开关站为60x70的矩形布置，四角各安装高30m的避雷针，保护物 6m高（并联电容器），计算相邻70m的两针间，保护范围一侧最小宽度bx（）
11 雷电过程,避雷针(线)的保护范围
先导阶段：方向向下、电流小、速度慢 （150km/s）； 主放电阶段：方向向上、大电流（几百KA）、 高陡度（C的10%～50%）、短时间（50～ 100µs）； 余光放电：电流不大、持续长（0.03～0.15s）。
3、特点：
高幅值、高陡度、短时间，大多数雷击是负极性。
二、雷电参数
1、雷电流的幅值
5.2 避雷针（线）的保护范围
基本防雷措施：避雷针、避雷线(BLX）、避雷器 （BLQ）、接地装置
一、避雷针的防雷作用
常用的防直击雷装置，用于发电厂、变电站的直 击雷保护。 包括接闪器、引下线和接地装置。
利用尖端放电的原理，当雷云使地面电场畸变，在针顶端形 成局部场强集中区以影响先导放电的发展方向，使雷云对其 放电并将雷电流泄入地中，保护附近电力设备和建筑物。
hx≥h/2：
rx 0.47(h hx ) p
hx＜h/2： rx (h 1.53hx ) p
用BLX保护输电线时，其保护范围常用保护角α表示： BLX和外侧导线的连线与BLX和地面的垂线间的夹角。
作业：
6-5
从h越高，修正系数p越小可知：为了增大BLZ的保护范围， 单靠提高其高度是不合适的；合适的办法是采用多支BLZ 作联合保护。 实际问题多是已知被保护物高度hx，又根据被保护物的宽 度和它与避雷针的相对位置确定所要求的保护半径rx，再 计算出所需要的避雷针高度h。
2、两等高避雷针 保护范围
外侧：保护范围仍按 单针计算方法确定。
雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所 产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引 起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。 从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方 面是：
避雷线的防雷保护原理及保护范围
[1]许颖.避雷线保护范围不应“绝对化”[J].中国雷电与防护,2003(3):57-60.
[2]中华人民共和国机械工业部.GB50057—94建筑物防雷设计规范[S].2004版.北京:中国水利电力出版社,2004.
[3]许颖.浅析避雷线防直击雷的作用[J].防雷世界,2003(12):28-31.
[4]许颖.再析避雷线防直击雷的作用[J].雷电防护与标准化,2005(1):19-122.
[5]中华人民共和国水利水电部.DL/T 620—1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].北京:中电水利电力出版社,1981.
避雷线的防雷保护原理及保护范围
摘要分析了避雷线的防雷保护原理,介绍了不同情况下避雷线的保护范围,以为避雷线的合理使用提供参考。
关键词防雷;避雷线;防雷原理;保护范围
1避雷线的防雷保护原理
在雷电先导阶段,避雷线顶部聚积电荷,在发展先导和避雷线顶端之间的通道中建立了很大的电场强度,避雷线迎面先导的产生和发展大大加强这个通道中的电场强度,最后选定击中避雷线,靠近避雷线的被保护物比避雷线低,由于避雷线的屏蔽和迎面先导作用,使被保护物遭受雷击的概率很小。利用避雷线可实现直击雷保护。虽然这种方法不是主动的,但能提供99.5%～99.9%的保护效果。对密闭在完全金属壳体(或金属网)内的被保护物才能提供完全保护。例如,人在金属壳体内或在停放的金属壳体汽车内,能安全免遭雷击伤害。按引雷的性能,避雷线的确切名称应是“引雷线”,因避雷线这一名称已被广泛使用,所以成为惯用名词[1]。
式中,rx为每侧保护范围的宽度(m)。
当hx<■时,rx=(h-1.53hx)p(2)
2.22根等高平行避雷线的保护范围
2根避雷线外侧的保护范围按单根避雷线的计算方法确定(图2)。2根避雷线之间各横截面的保护范围,由通过2根避雷线1、2点及保护范围上部边缘最低点0的圆弧确定。0点的高度h0为:
高电压第14次课
D:旋转电机
H:电流互感器
（1）额定电压Ue p111
3、6、10、35、60、110、220、330、500kV
（2）灭弧电压Umh
保证能够在工频续流第一次过零时灭弧的条件下，
允许加在避雷器上的最高工频电压
避雷器通常接在一相导线与地之间，正常运行情况下承受的只是系
统的相电压，但系统出现短路故障时会引起工频电压升高，如雷击
保护间隙动作后会产生截波
因此保护间隙和管型避雷器都不 能承担主变和发电机等重要设备 的保护任务，只能用于线路保护 和进线段的保护
普通阀型避雷器火花间隙
阀型避雷器主要由火花间隙和阀片（非线性电阻）组成
火花间隙→接近均匀电场 kch=1.1
避免截波和减小工频续流→电阻要大
↓残压（雷电流流过时产生的电压）→电阻要小
解决方法：a.提高电气设备的冲击绝缘水平 b.避雷器伏秒特性低且平直
k ch U冲击 U工频
不经济
kch → 1
冲击系数
2）避雷器绝缘强度的自恢复能力强 冲击电压→冲击放电→对地短 路→工频短路 （工频续流以电弧形式出现）
要求避雷器具有很强的绝缘强 度自恢复能力，在工频续流第 一次过零时熄弧，不再重燃 灭弧电压：工频电流第一次过 零后间隙所能承受的不至于引 起电弧重燃的最大工频电压 灭弧电压 避雷器性能越好
熄弧，当短路电流较大时可能发生电弧的重燃，如果短路 电流引起的电弧长期存在就可能产生弧光接地过电压，危 及设备绝缘，因此需采用跳断路器来消除接地故障 管型避雷器利用电弧燃烧时产生的热量使产气管里的产 气材料（纤维、塑料、橡胶等）产生气体纵吹电弧，使电 弧熄灭 保护间隙、管型避雷器
特点：简单、成本低 缺点：1）间隙为不均匀电场，放电分散性大，伏秒特 性陡，不易进行伏秒特性配合 2）灭弧能力差，引起断路器跳闸 3）放电时产生截波，威胁绕组绝缘
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A
B 各节 C 尺寸 （mm） D
1500
1500
1000
1500 1500
1500
1500 2000
1500
2000 2500
1500
1500 2000 2000
1500
1500 2000 3000
1500
1500 2000 2000
B+0.25 C+0.25 D+0.25
5
针管
钢管φ70mm
E
1、单根避雷针的保护范围
半高以上(hx≥h/2)：
rx (h hx ) p ha p
半高以下(hx＜h/2)：
rx (1.5h 2hx ) p
h—针高，hx—被保护物高，p— h≤30m，p＝1；30m＜h≤120m， p 5.5
h2
图9-5 两支不等高避雷针的保护范围
h1
当h2≥h1/2时： 当h2<h1/2时：
D D (h1 h2 ) p
D D (1.5h1 2h2 ) p
D
——化成等高避雷针间距离，m； ——两支不等高避雷针间距离，m。
D
（3）通过避雷针2、3顶点及保护范围上部边缘最低点的圆 弧，其弓高按下式计算 D
1500
1500 2000 2000
2000
2000 2000 2000
2000
2000 2000 3000
E
2000
3000
3000
3000
表2
序号 名称
避雷针各节材料
长度（m）
材料名称及规 格
1
2 3 4
针尖
针管 针管 针管
圆钢φ20mm
钢管φ25mm 钢管φ40mm 钢管φ50mm
A+0.25（搭接长度）
它包括接闪器、引下线和接地装置。 常用的钢管避雷针的结构如下图所示。针体由不同管径的钢 管焊接而成，针尖为圆钢。针尖部分一般应镀锌，针体应作 防锈处理。这种避雷针广泛用于建筑物、发电厂和变电站的 防雷。
E D H 图9-2 避雷针结构示意图 C B A
避雷针各节尺寸及材料分别见表1和表2。
表1 避雷针各节尺寸
注意事项：
(1) 在作防雷保护设计前，应到当地气象部门了解最新的当地 年平均雷暴日数和年平均雷暴次数，以便确定设计标准。
(2) 根据开关场布置形式，确定避雷针的个数、高度。如箱式 变电站，因占地面积较小，可采用高度较高的单支避雷针， 以求降低工程造价的目的。如35kV、10kV设备均在户外， 设备布置为水平排列，尽量选多个高度低些的等高的独立避 雷针，以求布置均称，整体美观的效果。
f
7p
4、多只BLZ保护范围
（1）将多支避雷针的多边形，划分成若干个三支避雷针的三 角形，划分时必须是相邻近的三支避雷针。
D23
（2）每三支避雷针，其相 邻两支保护范围的一侧最小 宽度 bx ≥0时，则全部面 积才能受到保护。 （3）多支避雷针的外侧保 护范围，应分别按不等高 （或等高）两针保护范围 方法确定。
1、避雷线的技术要求
避雷线应具有足够的截面和机械强度。一般采用镀锌钢绞线， 截面不小于35mm2，在腐蚀性较大的场所，还应适当增大截 面积或采取其它防腐措施。在200m以上档距，宜采用不小于 50mm2截面。 避雷线的布置，应尽量避免在断落时造成全厂（站）停电或 大面积停电事故。如尽量避免避雷线与母线互相交叉的布置 方式。
2、两等高避雷针保护范围
外侧：保护范围仍按单针计算方法确定。 斜间：h0=h-D/7P；
h0—两针间保护范围上部 边缘最低点高度（m）
两针间hx平面上保护范围一侧最小宽度bx： bx =1.5(h0-hx)
3、两不等高BLZ保护范围
（1）两针外侧的保护范围分别按单支避雷针的计算方法确定。 （2）两针间的保护范围应按单支避雷针的计算方法，先确定 D 较高避雷针1的保护范围，然 1 7p 后由较低避雷针2的顶点，作 2 3 水平线与避雷针1的保护范围 相交与3，取点3为等效等高 避雷针的顶点。再按两支等 高避雷针的计算方法确定避 D 雷针2和3的保护范围。 D
(3) 充分利用进线终端杆的高度，设计安装避雷针。
(4) 选择两支避雷针时，两针距离与针高度之比不宜大于5。
(5) 避雷针与主变压器应尽量保持15～20m的距离，避免对 主变压器的逆闪络和逆变换电压。
(6) 应充分考虑跨步电压的危险。建议避雷针距主控室的距 离不宜小于10m，独立避雷针距道路应在3m以上。 (7) 接地电阻必须符合各种规程、规范的要求。 (8) 在设计标准和设备选型应考虑留有适当的裕度。
情境二 避雷针（线）保护作用分析
基本防雷措施：避雷针、避雷线(BLX）、避雷器（BLQ）、 接地装置
一、避雷针的防雷作用
常用的防直击雷装置，用于发电厂、变电站的直击雷保护。
利用尖端放电的原理，当雷云使地面电场畸变，在针顶端形 成局部场强集中区以影响先导放电的发展方向，使雷云对其 放电并将雷电流泄入地中，保护附近电力设备和建筑物。
h
由模拟试验确定，只有相对的意义，不能认为在保护范围内 的物体就完全不受雷直击，在保护范围外的物体就完全不受 保护。 从h越高，修正系数p越小可知：为了增大BLZ的保护范围， 单靠提高其高度是不合适的；合适的办法是采用多支BLZ 作联合保护。 实际问题多是已知被保护物高度hx，又根据被保护物的宽 度和它与避雷针的相对位置确定所要求的保护半径rx，再 计算出所需要的避雷针高度h。
h
1
RO
O
D 4p
2
ha
D hO h 4p
h 2
h
hx
D
h
rx
rx
bx
rx
图9-9 两根避雷线保护范围
用BLX保护输线间的夹角。
作业：
6-5
课外作业参考步骤：
避雷针位置的确定，是变电所防雷设计的关键步骤。 首先应根据变电所设备平面布置图的情况而确定，避雷针 的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规 范的要求，初步确定避雷针的安装位置后，再根据计算公 式进行计算，校验是否在保护范围之中。
bx 23
3 2
D12
bx 24
bx 34
bx12
1
rx1
bx 41
4
D41
图9-7 四支等高避雷针1、2、3、4 在hx水平面上的保护范围
D34
二、避雷线的保护范围
BLX原理与BLZ相同，但引雷作用和保护宽度比避雷针要小。 主要用于输电线路保护，也可用来保护发电厂和变电所，近 年来许多国家都采用BLX保护500kV大型超高压变电所。
为降低雷击过电压，应尽量降低避雷线接地端的工频接地电 阻，一般不宜超过10Ω。
2、单根避雷线的保护范围
hx≥h/2： rx 0.47(h hx ) p
hx＜h/2： rx (h 1.53hx ) p
3、两等高避雷线的保护范围
（1）两避雷线外侧的保护范围按单根避雷线的计算方法确定。 （2）两避雷线间保护最低 高度按下式计算