关于反击雷电流分配计算方法的讨论
关于35kV输电线路防雷分析研究
子串闪络，所以耐雷水平：
I1＝ （1－k）βRg＋β
U50％ hB－khA Lt
ht 2.6
＋（1＋ko
hCA）hCB hCB 2.6
（13）
U50％应取绝缘子串正极性50%冲击放电电压 （伏秒特性
曲线中的临界值），因为绝大多数雷击为负极性，雷击塔顶时
作用在绝缘子串上的电压悬挂端为负极性，导线端为正极
4片绝缘子，不同冲击接地电阻时的反击跳闸率。计算结 果如表1所示。由表l可知，杆塔接地电阻对反击耐雷水平有明 显的影响。杆塔的反击跳闸率随着接地电阻的减小而减小， 特别当接地电阻小于10 Ω以后，反击跳闸率的下降速度加 快，因此降低接地电阻特别是变电站进线段处的接地电阻对 降低反击跳闸率有明显的效果。
狗，监视系统运行，对异常进程及时关闭和重起，提高系统运 行的连续性和可靠性。 4.2 子站系统结构设计
子站系统通过保护管理机接入各厂家的保护设备，保护 管理机以以太网方式接入子站，对于不具备联网功能的保护 设备，通过测控装置采用硬节点方式接入子站。子站支持多 主站模式，即可以实现子站向多个主站同时传送数据。
n1＝Ngp1n
（14）
式中，n1为反击跳闸率；n为建弧率；N为线路的年落雷次数；g
为击杆率；p1为雷电流超过耐雷水平的统计概率。N、n、g可按 规程法中的方法进行计算。
对于雷电流的幅值的概率分布，规程法推荐按下式计算：
lgP＝
－I 88
（15）
式中，I为雷电流幅值（kA）；P是幅值大于I的雷电流概率。
在子站系统中保护管理机与站内的保护装置和其它有 关装置通过串行口或以太网方式连接。所有提供规约并且实 际具有通信功能的微机型设备均可与保护管理机通信，此时 工控机子站与各保护管理机通过Hub组成以太网，各保护管 理机和工控机均可以和主站通信。系统正常运行时，信息管 理和转发功能由工控机子站承担，当工控机发生故障时（如 计算机病毒问题引起的系统故障），信息由保护管理机直接 将重要信息上传至主站／分站，以防数据丢失。
同杆多回架空输电线路反击耐雷技术探讨
１５６ ５ ． １２５ ４ ． １８６ ２ ． １ ６４ １ ． １ ２８ ０ ．
１ ７６ ｌ ． １ ６７ Ｏ． ９ ． ３７ ８ ２ ６ ． ８５
１ ３９ ｌ ． １３ ０ ８． ９５ ７ ． ７９ ６． ５１
Ｘ＼ ｌ
图１
３１ 输 电线 建模 ．Ｉ ２
同杆 多 回架 空输 电线路 反 击 耐 雷 技术 探 讨
廖曙 生
（ 东 电 网公 司 汕 头 供 电局 ） 广
摘
要 ： 着 市 政 建 设 的快 速 发 展 ， 电线 路走 廊 日趋 紧 张 ， 空 输 电 线 路 大 量 采 用 多 回 线 路 同杆 并 架 布 置 形 式 ， 致 线 路 遭 受 雷 击 的 随 输 架 导 次数增加 ， 而且 由于同杆多回输 电线路 的避雷线的屏蔽性 能变差 ， 电线路耐雷水平降低 。因此， 输 非常有必要 开展输 电线路反击耐雷性
３ ｋ 同塔 四 回线 路 反 击耐 雷保 护 措 施研 究 １０ Ｖ １
３１反击耐雷性能仿真计算方法 ．
Ｅ Ｐ程序是基 于贝杰龙法计算 电磁暂态现象 以及 电机原 ＭＴ 理应用最广泛 的数字仿真软件之一 ，利用 自带 的模块对杆塔 、
线路 、 绝缘子串等进 行模 拟， 仿真雷击时线路上 的过 电压值 ， 因 此 在 防 雷 计算 中得 到 了广 泛 的应 用 。
Ｅ Ｐ中有相应模型对架 空及 电线线路进行模拟描述 。其 ＭＴ 中常 用 的 线 路 模 型 有 Ｂ ｒｅｏ 、 Ｉ Ｊ ｒ 等 模 型 ，这 三 种 模 ｅｇｒｎ Ｐ 和 Ｍａｔ ｉ 型都是基于传输线理论推导得 出的。这几种模型都将线路 问的 藕合 作用加入进 去， 当避雷线上加 雷 电流冲击源 时 ， 相应相线 上有相应 的藕合电压 、 电流出现。本 次计算采用 Ｊ ｒ 模型 。 Ｍａｔ ｉ
从绕击和反击“聊”架空输电线路防雷
从绕击和反击“聊”架空输电线路防雷1.前⾔▲讨论部分截图2.绕击&反击根据过电压形成的物理过程，雷电过电压可以分为两种：直击雷过电压，是雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压；感应雷过电压，是雷击线路附近⼤地，由于电磁感应在导线上产⽣的过电压。
按照雷击线路部位的不同直击雷过电压⼜分为两种情况：⼀种是雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗使该点对地电位⼤⼤升⾼，当雷击点与导线之间的电位差超过绝缘的冲击放电电压时，会对导线发⽣闪络，使导线出现过电压。
因为杆塔或避雷线的电位（绝缘值）⾼于导线，故通常称为反击。
另⼀种是雷电直接击中导线（⽆避雷线时）或绕过避雷线（屏蔽失效）击于导线，直接在导线上引起过电压。
后者通常称之为绕击。
▲绕击和反击⽰意图3.讨论⼩编根据群聊顺序将与其内容⽆关部分删除后将原⽂字内容与⼤家分享，因是聊天过程，可能存在跳跃性，有问题可以加微信群与原⼤家讨论。
下⾯分享具体的聊天交流内容（其名字为化名）。
年年防雷来来来，群⾥各位⼤佬，雷⾬季节今年提前了，出来聊⼀聊雷击中的绕击和反击？群班长@年年防雷 绕击⼟点讲就是绕开避雷线保护⾓外劈您没被保护到的导线没商量的技术雷呀。
@年年防雷 反击⼟点讲就是劈您避雷线或铁塔都能使避雷线铁塔电位升⾼⾄击穿绝缘⼦串组的暴⼒雷。
川藏线路刘这两种雷多不多见群班长@川藏线路刘 多。
morty多国⽹绘制的图都是群班长我们的定义⽐⽓象系统有点乱，其实我们是把直击雷、感应雷劈到有架设避雷线的线路导线为定义为绕击，劈到没避雷线的线路导线为直击，劈到铁塔或避雷线后防雷接地装置泄流不⾜使铁塔电位升⾼⾄击穿绝缘⼦串组绝缘为反击，就这么简单。
很多论⽂都是乱七⼋糟写的复杂的很。
真要学习雷击得先学⽓象⽅⾯的，如下：对了，劈到避雷线保护⾓内的也称为直击。
被绕击雷劈概率最⾼的是⽔库旁等有⽔的⼭脚和⼭坡的杆塔。
雷电劈中杆塔远⾼于避雷线。
跟多的知识可以看看之前发过的浙江应伟国专家的ppt，他有带清华⽣在电科院搞过专题研究，否定了⼀⼤堆乱七⼋糟的新防雷东西，但课件不会体现，⽼板和⼚家不⼲避雷线和铁塔加装避雷针防雷原理与避雷针⼀样，与地⾯形成等电位差，利⽤⾃⾝的⾼度，使电场强度增加到极限值的雷电云电场发⽣畸变，开始电离并下⾏先导放电；避雷针或铁塔塔顶塔材在强电场作⽤下产⽣尖端放电，形成向上先导放电；两者会合形成雷电通路，随之泻⼊⼤地，达到避雷效果。
关于反击雷电流问题的讨论
关于反击雷电流问题的讨论中国科学院电工研究所马宏达摘要《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 2000年局部修订条文第 6.3.4和6.4.7条与IEC相当规范不同，否定电缆段的屏蔽效用是错误的。
这是造成当前我国防雷过电压保护器SPD通流容量标准混乱的根源。
关键词建筑物防雷防雷规范屏蔽效用《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 2000年局部修订条文（以后简称修订条文）已经公布，其主要内容是增加了防雷电电磁脉冲的条款。
这对我国的防雷事业是一个重要的贡献，它介绍和规范了国内和国外防雷研究的最新成果，总体上是很好的。
但是有一些条文的制定有失误，修订条文第 6.3.4和6.4.7条与IEC相当的规范条文不同，它否定了电缆段的屏蔽效用。
我认为这一错误是造成当前我国防雷过电压保护器SPD通流容量标准混乱的根源。
笔者提岀这个问题与从事防雷工作的同行讨论。
一、关于反击雷电流的讨论建筑物遭受雷击时在雷击点的地电位产生浮动，其电压值可达几百千伏，在那里的电气设备绝缘有被击穿的危险，采用SPD（浪涌保护器）暂态等电位联结的办法可使那里的电气设备免于损坏。
一栋建筑物的雷电耗能渠道要设计好，其防雷接地电阻值不宜太大，要防止雷电流向电源系统反灌的危险。
修订规范图634-1（见图1）提醒人们对雷电反击问题的重视，这是非常重要的，但作为估计反击雷电流的分配则只适用于架空线的场合；不适用于有屏蔽电缆段的场合。
在架空线引入的建筑物中要采用通流容量按10/350 口s雷电流波形规范的1级SPD来宣泄这些电流，这么一来，整个配电网络的保护要求都要跟着提高，我国电力配电网现在采用的按8/20 口s雷电流波形规范的MOV都要改换。
这可不是一件小事，我们必须讨论清楚。
图1反击情况下建筑物雷电流的分配（架空线配线的情况）反击雷电流是向外流走的，智能建筑物内为等电位没有反击雷电流。
SPDl吸收90%雷电能量是对侵入雷电波说的，不是对反击雷电流说的。
(完整版)反击跳闸率计算详细说明
反击跳闸率计算说明1.反击跳闸率定义：雷击跳闸率是指在雷暴日数40=d T 的情况下、100km 的线路每年因雷击而引起的跳闸次数。
它是由绕击跳闸率和反击跳闸率组成。
而反击跳闸率是指在雷暴日数40=d T 的情况下、100km 的线路每年因雷击杆塔后引起对导线的逆向闪络发生跳闸的次数。
2.规程法详细计算说明：规程法中的线路反击计算，工程上应用起来简单方便，而且它经过了实践的检验，能够满足目前我国一般输电线路的雷电反击系统设计要求。
运行经验表明，在线路落雷总数中雷击杆塔所占的比例与避雷线根数及地形有关。
雷击杆塔次数与落雷总数的比值称为击杆率（g ），规程推荐的g 值如表1所示。
表1 击杆率（g ）地 形避雷线根数0 1 2平原 1/2 1/4 1/6 山区 — 1/31/4雷击塔顶时，雷电流的分配状况如图1所示：图1 雷击塔顶时的雷电流分布由于一般杆塔不高、其接地电阻i R 较小，从接地点反射回来的电流波立即到达塔顶，使入射电流加倍，因而注入线路的总电流即为雷电流i ，而不是沿雷道波阻抗传播的入射电流2i。
由于避雷线的分流作用，流经杆塔的电流i i 将小于雷电流i ，它们的比值β称为杆塔分流系数：iit =β，总的雷电流：g t i i i +=。
杆塔分流系数β的值在0.86~0.92的范围内，各种不同情况下的β值可由表2iR iRiRtitL2g i2g ii查得。
表2 一般长度档距的线路杆塔分流系数β值线路额定电压/kV避雷线根数β 110 1 0.90 2 0.86 220 1 0.92 2 0.88 330 2 0.88 50020.88规程法认为雷击塔顶时绝缘子串上的过电压包含四个分量：(1) 杆塔电流t i 在横担以下的塔身电感L a 和杆塔冲击接地电阻R i 上造成的压降使横担具有一定的对地点位u a 。
)(dtdi L i R dt di L i R U a i t at i a +=+=β 式中dtdi为雷电流波前陡度，可取平均陡度，即)/(6.21s kA I T I dt di μ==，其中I 为雷电流幅值(kA)，1T 为波前时间(μs)。
雷电电磁脉冲防护分级计算方法.doc
雷电电磁脉冲防护分级计算方法雷电过电压对电子设备的危害随着通信技术、计算机技术、信息技术的飞速发展，今日已是电子化时代，日益繁忙庞杂的事物通过高速电脑、自动化设备及通信发展得到井然有序、而这些敏感电子设备的工作电压却在不断降低，其数量和规模不断扩大，因而它们受到过电压特别是雷电袭击而受到损坏的可能性就大大增加，这是由于以雷击中心1.5km—2km范围内都可能产生危险过电压，损坏线路上设备；其后果可能使整个系统的运行中断，并造成难以估计的经济损失，雷电和浪涌电压成了电子化时代的一大公害。
防雷器就是在最短时间（纳秒级）内将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口等电位，同时释放电路上因雷击而产生的大量脉冲能量短路泄放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而保护线路上用户的设备。
对系统设备而言，电源线路和信号线路是雷电袭击产生过电压并传导的两条主要通道，因此防雷器就分电源系统避雷器和信号系统防雷器。
防雷区域的划分一、LPZ0A区：本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷击电流；本区内的电磁场强度没有衰减。
二、LPZ0B区：本区内的各种物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的电磁场强度没有衰减。
三、LPZ1区：本区内的各种物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小；本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。
四、LPZn+1后续防雷区：当需要进一步减小流入的电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需要保护的对象所要求的环境去选择后续防雷区的要求条件。
注：n=1、2、......。
雷电电磁脉冲防护分级计算方法1．建筑物年预计雷击次数N：N=K·（0.024·Td1.3）·（Ae+Ae’）式中：K──校正系数，一般取1。
Td──年平均雷暴日Ae──建筑物截收相同雷击次数的等效面积（KM2）Ae’──建筑物入户设施的截收面积（电源线、信号线）2．等效面积Ae的计算当建筑物高度H<100M：D= [ H·（200-H）]1/2 （M）Ae=[L·W+2（L+W）·D+π·H（200-H）]·10-6 （KM2）式中：L，W ，H分别为建筑物的长，宽，高（米）。
同塔多回高压架空输电线路雷电反击研究
同塔多回高压架空输电线路雷电反击研究高压架空输电线路是我国电力系统中常见的输电方式之一，然而，由于其高出地面较高的位置和直接暴露于大气中，使得其易受雷击的影响。
雷电对架空输电线路的影响往往会导致输电线路的故障甚至爆炸，因此，研究雷电反击对高压架空输电线路的影响非常重要。
首先，需要了解雷电对高压架空输电线路的危害。
雷电是指由于天气条件导致的大气中正电荷与负电荷之间的放电现象。
雷电放电具有极大的能量，可以瞬间将大量的电荷传递到地面或接地物体上。
当雷电击中高压架空输电线路时，线路上的设备和输电杆塔等均会受到损害，进而导致输电线路故障。
其次，针对雷电反击对高压架空输电线路的研究主要包括以下几个方面：1.雷电对高压输电线路的直接打击研究：了解雷电对高压输电线路的打击强度和频率，包括雷电放电过程中的暂态电压与暂态电流等参数。
通过实验和测量，对不同雷电对线路的影响进行研究，进而探讨与金属线路相关的电磁效应、雷电通过与绕组等因素对输电线路的瞬态响应进行分析和计算。
2.高压输电线路的雷电防护措施：通过结构设计和设备改进，提高高压输电线路的耐雷电击打能力。
例如，在设备设计中添加避雷器、增加绝缘子串的数量和长度，改进设备的下方引出线路等等。
同时，研究和改进绝缘子的材料和形状等技术，提高其耐雷电击打的能力。
3.架空输电线路的雷电地线研究：在高压架空输电线路设计中，地线的设置是非常重要的。
研究不同类型的地线对雷电反击的吸收和分散能力，通过控制地线的电阻和连接方式等因素，减少雷电对输电线路的影响，并提高其抗打击能力。
总之，针对高压架空输电线路雷电反击的研究是减少线路故障和保障电力系统稳定运行的关键。
通过深入的研究和改进线路设计和设备结构，可以提高高压架空输电线路的耐雷电击打能力，保障电力系统的安全运行。
惠州地区雷击风险评估算法与模型研究
惠州地区雷击风险评估算法与模型研究摘要：雷电是架空输电线路安全稳定运行的一大威胁，为了避免雷电灾害给电网运行带来严重影响及损失，对雷电灾害进行风险评估尤为必要。
雷击定量计算法能定量分析线路雷击跳闸的概率，基于此本文以雷击定量计算法确定雷击线路风险，通过将规程法和改进电气几何模型法两种模型的结合，建立了从杆塔到线路的雷害实时风险评估模型。
关键词：雷电；风险评估；雷击定量计算法1 总体研究思路总体研究思路如下：（1）首先根据惠州市多年雷电统计数据拟合出极端雷电流的概率分布函数，然后利用规程法计算的反击耐雷水平建立反击闪络概率模型[1]；（2）根据改进电气几何模型建立杆塔的绕击闪络概率模型；（3）结合监测雷电数据，分别计算杆塔的反击和绕击闪络概率，并联立得到杆塔雷击闪络率；（4）基于杆塔的可靠性逻辑串联关系，计算线路雷击闪络率并确定线路雷击跳闸率；（5）将雷击跳闸率归算到40个雷暴日下，根据国家标准规定的各电压等级线路跳闸阈值划分风险等级。
2 具体技术实现2.1 计算反击闪络概率（1）极端雷电流概率分布函数的确定国内外实测结果表明，负极性雷电流占绝大多数，约为75%~90%，从惠州市近10年地区线路日统计结果也可以看出负极性的雷电流占绝大多数，与实测结果相符。
而且负极性的冲击过电压线路传播时衰减小，对设备危害较大，故防雷计算中一般按负极性考虑。
本文利用MATLAB选择对数正态分布、Gamma分布、广义极值分布、Weibull分布对统计参数进行拟合，根据四种典型分布的拟合程度确定极端雷电流的概率分布模型。
（2）计算每基杆塔反击耐雷水平对于输电线路反击闪络故障，其定义为雷电击于线路上除导线外的某个部位（如杆塔、避雷线等）而导致线路与绝缘子间发生过电压闪络的故障。
而雷击引起输电线路发生反击闪络故障的最小危险雷电流幅值称为反击耐雷水平，记为If，依据现行电力行业规程DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的规定，对于雷击杆塔顶部时的直击耐雷水平If可由式（1）进行计算：式（1）中：——绝缘子串的50%冲击放电电压，kV；——杆塔分流系数；——横担对地高度，m；——导线平均高度，m；——杆塔电感，H；——杆塔冲击接地电阻，；——导线和避雷线间的几何耦合系数；——导线和避雷线间的耦合系数。
防雷接地的计算问题汇总
防雷接地的计算问题汇总(总11页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除1.在防雷接地工程中什么情况下需要设置接地跨接线，工程量怎么计算———接地跨接线，就是两个接地网或接地点之间的连接线。
要求是用40×4mm扁铁连接。
如接地网的基础有伸缩缝就要设置接地跨接！！工程量计算是论处的!2.接地母线不是分户外和户内的吗？怎么区分户外户内啊我看定额里面这两个差了很多钱纳我拿不准，还有就是均压环敷设利用圈梁钢筋敷设具体怎么算啊依照什么为依据啊——建筑物分内外，母线按此分。
接地母线是分户内、户外的，最简单的区别方法是：安装接地母线时是否挖土。
均压环按图示意，按圈梁延米计算1）、接地母线的室内室外是按照建筑物区分的，室内的多为明敷设，室外的多为暗敷设。
2）、均压环利用圈梁敷设是根据外围的圈梁钢筋长度计算的3. ①利用主体结构钢筋作避雷引下线工程量计算：计算利用主体结构钢筋作避雷引下线工程量时，应按设计要求计算，当设计要求利用其中两根主筋时，工程量应按被利用主筋总长度计。
例：某大楼高85m，此楼有6处利用主体钢筋作避雷引下线，每处要求利用两根主筋，试计算工程量：引下线工程量85×6=510m②设计利用基础钢筋作接地网接地网，其工程量计算方法：其工程量计算方法：⑴、被利用主钢筋单根延长米L乘以设计要求利用基础钢筋根数n：L×n---------（a）钢筋全长⑵、被利用钢筋全长除以6（按平均为6m焊接一处）(L×n)/6-------- （b）连接处⑶、被利用钢筋单根长度乘利用根数n减一再除以6（按平均每6m两根主筋间跨接一处）［L×(n－1)]/6 -------- （c）跨接处⑷、(b)+(c)=(d) --------焊接处总量注：以上式中6为建筑钢筋单根长度平均米数，实际平均长度不同，可以换算，跨接处间隔如设计有要求亦可换算。
杆塔雷电反击的计算方法及试验验证
Ｃａ ｃ ｌ ｔｏ ａ ｄ ｔｓ ｅ ｉ ｃ ｔｏ ｆ ｒ ｔ ｗｅ ｉ ｈ ｉ ｇ ｃ ｕ ｅ ａ ｔ ｃ ｌｕ ａ ｉｎ ｎ ｅ ｔｖ ｒｆ ａ ｉｎ ｏ ｏ ｒ ｌｇ ｔｎ ｏ ｎｔ ｒ ｔａ ｋ ｉ ｕ ｎｄｅ ｒ ｃ ｔ ｏ ｒ ｄｉｅ ｔｓｒ ｋｅ
ｓ ｔ ｔ ，Ｃ ａ ｇ ｈ １ ０ ７，Ｃ ｉ ａ ．Ｈｕ ｚ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ４，Ｃ ｉ ｔｕｅ ｉ ｈ ｎ ｓ ａ４ ０ ０ ｈｎ ； ａ ｈ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｙ ｎ ｈ ４０７ ｎ ｈ—
应 ，把杆塔作为独立 的、与地线和导线无关 的电气 集中参数元件来处理。这种方法忽略了 ２个因素。
第１ ，雷 击 塔顶 时 ，雷 电波 以球 面 波 而不 是 平 面波
的形式 ，以塔顶为圆心 向四周传播 ，它对空间电位 的影响有一个延迟 ；镜象波 的传播也与此类似。而 规程 中杆塔 电感和波阻抗的计算明显 由平面波的概 念转 化 而 来 ，既 没 有 考 虑 到球 面 波 与平 面 波 的 区 别 ，又过早地计及地面的影响 ；第 ２ ，杆塔 一地线
为了把复杂的场的问题用路 的方法进行计算和 处理 ，提 出了杆塔波阻抗的概念 ，将杆塔看作 电感 或具有固定冲击阻抗的垂直短传输线 ，与接地 电阻 串联 以得 到注 入 电流 和塔顶 电位 之 间 的关 系。 国 内 外提出了杆塔的各种简化模型如垂直导体和多导体
模 型 、双 回路多 层杆 塔模 型 等等 ，由此产 生 了各种
ｏ ｗｅ ｎｕ ａｏ． Ｔ ｅｍｅｈ ｓｖ ｒ ｅ ｙｓ ｌｌｍｏ ｅ ｅ ｔ． ｆｔ ｒｉｓ ｌｔｒ ｈ ｔｏ ｗａ ｅ ｆ ｄ ｂ ｍａ ｄ ｌｔｓｓ ｏ ｄ ｉ ｉ
风电场雷电反击暂态计算与分析_余光凯
1 计算模型
1.1 风机-箱变系统 目前我国风电场中， 风电机组上网接线大多采
用一台风电机组配置一台升压变压器的方式， 风力 发电机出口电压为 690 V， 通过就近的升压变压器 将电压升至 35 kV，再输送至风电场集电线路并网。 当升压变压器在风机塔筒外布置时， 通常采用箱式 变压器，风机、690 V 送电电缆、箱变构成了风机-箱 变系统， 图 1 为某高山风电场风机-箱变系统典型 接线及防雷配置情况。
p（t）=u（t）×i（t）
乙T
E= p（t）dt
（1）
0
式中：p （t） 为阀片吸收功率；E 为阀片吸收能
量 ；u （t） 为 阀 片 两 端 电 压 ；i （t） 为 通 过 阀 片 的 电 流 ；T
为雷电流持续时间。
在短波高幅值电流作用下， 阀片的破坏是开裂
型的，其通流能力约为 170-200 J/cm3[16]，该 35 kV 避
关键词： 风电机组； 箱式变压器； 雷电反击； 地电位升高； SPD； 避雷器； 吸收能量
Transient Calculation and Analysis on Lightning Back Striking of Wind Farm
YU Guangkai, ZHANG Bo, LU Tiecheng, HU Taishan, XU Dongze, ZHANG Hong
2015 年第 6 期 （总第 268 期） 2015 年 12 月
DOI：10.16188/j.isa.1003-8337.2015.06.027
建筑物防雷系统瞬态电流分布的快速算法
万方数据
逆变换（ＦＦＴ—ＩＦＦＴ）方法获得ＬＰＳ系统的时域暂态 响应，需在各个频点上对ＬＰＳ系统反复求解，这通 常需要较长计算时间。为提高计算效率，本文采用 等效传输线模型对建筑物防雷系统进行求解，通过 ＦＦＴ—ＩＦＦＴ技术得到ＬＰＳ的时域解答。对于每一 个频点下ＬＰＳ频率响应的求解，本文采用了基于矢 量矩阵束原理的频域外推方法，由若干个频率点的 频率响应来外推得到所有频率点上的频率响应，使 计算效率显著提高。
限频率点上的计算即可求解整个频域内的电流瞬态响应。通过实例计算验证，采用频域外推与无外推两种情况下
的暂态电流波形差别不大，而采用频域外推方法显著提高了计算效率。
关键词：防雷系统；快速傅立叶正一逆变换；暂态电流；传输线模型；频域响应；矢量矩阵束方法
中圈分类号：ＴＭ７２６
文献标志码：Ａ
文章编号：１００３—６５２０（２００９）１０－２４０７—０４
注。建筑物防雷系统暂态电流计算是雷击建筑物内部暂态电磁场计算的基础。为此研究雷击建筑物时防雷系统
上暂态电流分布的快速计算方法。采用传输线模型对防雷系统进行等效，并使用快速傅立叶正一逆变换（ＦＦＴ－ＩＦ—
ＦＴ）在频域内对模型进行求解，在求解过程中，使用矢量矩阵束方法对暂态电流的频域响应进行外推，只需求解有
１计算方法简介
１．１ 基于传输线的建筑物防雷系统网络模型 对于建筑物防雷系统构架上导体ｋ，忽略导体
间的耦合作用，则该导体可看作由兀型单元组成的 链式二端口电路组成，见图１。
图１中，磊和Ｋ分别为传输线单位长度的自阻 抗和对地导纳；１：、Ｉ｛和【，：、ｕ：分别为左右端口的 电流和电压，相应的二端口方程为
输电线路雷电绕击跳闸率计算方法分析
输电线路雷电绕击跳闸率计算摘要经济的快速发展离不开电力系统的不断扩展和完善，随着电力系统容量的不断扩大，拓扑结构日趋复杂，对输电线路故障的研究和防止成为追求系统安全稳定运行这一目标的重要课题。
输电线路的雷击跳闸事故占输电线路事故的60%以上，尤其是在山区的输电线路，由于特殊的地理环境和多变的气候条件导致雷击成为线路故障的主要原因。
根据国内外输电线路的运行统计结果，雷电绕击事故是雷击线路故障中的比例最高，也是输电线路跳闸事故的主要原因。
因此，开展输电线路雷电绕击跳闸率计算研究，对于制定有效地防雷保护措施，指导我国输电工程线路防雷设计，提高电力系统安全可靠性具有重要的意义。
本课题主要研究雷电绕击的机理，输电线路雷电绕击对输电可能产生的影响。
在此基础上开展输电线路雷电绕击跳闸率计算方法分析，掌握几种不同计算方法的优缺点以及适用范围，并利用其中的一种计算方法对某一实例进行验证分析。
最后为输电线路制定有效地防雷保护措施以及指导我国输电工程线路防雷设计提供理论依据。
关键词：输电线路，跳闸率，雷电绕击AbstractRapid economic development is inseparable from the continuous expansion and improvement of the power system, with the growing capacity of the power system and the topology increasingly complex, researching and preventing faults on transmission lines to pursue system safe and stable operation became an important subject of the goal. Lightning Accident transmission accounts the transmission line accidents for more than 60%, especially in the mountains of transmission lines, due to the special geographical environment and changing climate conditions that cause lightning to become the main reason for the fault in the line.According to the statistical results at home and abroad to run transmission lines, lightning shielding failure was the highest proportion of Lightning stroke fault, which is also the main reason for tripping accidents. Therefore, developing the calculation research of transmission line lightning flashover rate of shielding failure for effective lightning protection measures to guide the design of the transmission line lightning protection engineering, improve power system security and reliability is of great significance.The main subject of this article is to study the mechanism of lightning shielding, and the effect of lightning shielding transmission lines on transmission .On the basis of it to develop the transmission line lightning strike trip out rate calculation method analysis, to grasp the scope of the advantages and disadvantages as well as several different calculation methods, and the use of a calculation method in which instances of a confirmatory analysis. Finally, the development of effective lightning protection measures, and guide our engineering lightning protection design of transmission lines to provide a theoretical basis for the transmission lines.Keywords：transmission lines, tripping rate ,lightning shielding fai目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题研究的背景和意义 (1)1.2课题研究的国内外现状 (2)1.3 本文主要工作 (3)第二章雷电绕击的机理 (4)2.1雷电对输电线路的危害 (4)2.2雷电绕击的机理 (4)2.2.1雷电先导闪击的特性 (4)2.2.2 高幅值雷电先导闪击的特性 (5)2.2.3 低幅值雷电先导闪击的特性 (8)第三章输电线路雷电绕击跳闸率计算方法 (9)3.1规程法 (9)3.2电气几何模型法 (10)3.3先导发展模型法 (11)3.4 ATP-EMPT仿真计算方法 (14)第四章电气几何模型法 (15)4.1 雷电参数 (15)4.1.1雷暴日与雷暴小时 (15)4.1.2 地面落雷密度 (15)4.1.3 雷电流幅值 (15)4.2 电气几何模型 (16)4.2.1电气几何模型的构建与分析 (16)4.2.2 暴露距离计算绕击率 (19)4.2.3 电气几何模型的改进 (23)第五章案例分析 (25)5.1 案例分析一 (25)5.2 案例分析二 (28)第六章总结与展望 (37)参考文献 (38)谢辞 (40)第一章绪论1.1课题研究的背景和意义随着我国国民经济的快速发展，我国电力系统发展的步伐日益加快，电力系统容量不断增长，网络结构不断扩大，系统发生故障的可能性也日趋增加。
浅谈交流35kV输电线路反击耐雷性能
浅谈交流35kV输电线路反击耐雷性能雷击是一种很常见的自然灾害，对于电线线路有很大的影响。
当电线线路遇到雷击的时候，很容易造成线路跳闸停电事故，当雷电击到输电线路的时候，会沿着输电线路的传播，进而进入到变电所中，成为危害变电所运营安全的一个重要原因。
因此，在线路架设以及保护的过程中应该重视输电电路的雷击防护问题。
当前对110kV以上输电线路进行了很多研究，对于35kV的研究则相对少一些。
但是在我国的很多线路中，采用的都是35kV输电线路和中性点不接地的运行方式，而且没有架设避雷线，在使用过程中很容易出现安全隐患。
1 35kV输电线路反击耐雷特性计算方法1.1 反击耐雷水平的计算在我国很多35kV的输电线路中，Z型塔比较常见，如图1所示：如图1所示，对于我们日常生活中比较常见的Z型塔，一旦出现雷电现象时，一般都会首先击中杆塔的顶部，当雷电流达到了一定的数值，就会使得图1中的A相绝缘子出现闪络的情况，然后紧接着B相线路也会出现闪絡现象，因为A 相导线出现闪络现象之后会产生分流的作用，因此可以将其看作是避雷线。
如图2所示的等值电路可以计算出杆塔的电位大小，其中各个参数代表的含义不相同：Lt指的是杆塔的等值电感；Rg指的是杆塔的冲击接地电阻；it指的是流经杆塔入地的雷电流；Zc指的是杆塔两侧A相一档导线并联的等值波阻抗；iA指的是流经线路A相导线的电流。
一旦被雷电击中，各个部位的电阻大小是不相同的，一般说来，被雷击中的部位对地电阻比雷电通道的波阻抗相对要低一些，所以我们在计算电流以及电压的过程中就可以相对地忽略雷电通道波阻抗的影响，输电线路中的电流i可以看成是可以看成是从输电线路的杆塔顶端的A点注入的。
如果杆塔中的雷电流出现了斜角波形，其幅值为I，波头为πf，波头陡度为α。
因此就可以得到一个具体的计算雷电电流的公式：i=αt。
当杆塔出现雷击现象的时候，很多电流都会通过输电线路中被击中的杆塔进入到地面，一小部分会通过闪络的A相绝缘子、A 相导线等支路入地。
考虑先导电流的架空输电线路雷电反击研究
考虑先导电流的架空输电线路雷电反击研究在电力系统的大动脉中，架空输电线路如同一条条钢铁蛟龙，蜿蜒穿行于崇山峻岭、江河湖海之间。
然而，这些“蛟龙”并非总是安然无恙，它们时常面临着自然界的严峻挑战——雷电。
雷电反击，这一电力系统的“隐形杀手”，时刻威胁着输电线路的安全与稳定。
因此，对架空输电线路雷电反击的研究，就如同探索未知领域的探险家，需要我们深入剖析其机理，寻找有效的防范措施。
首先，我们要明确什么是雷电反击。
当雷电击中输电线路时，巨大的能量瞬间释放，使得导线上产生过电压。
这种过电压可能超过线路绝缘子的耐受能力，导致绝缘子闪络，进而引发雷电反击。
这就像是一颗石子投入平静的湖面，激起一圈圈涟漪，最终影响到整个电力系统的稳定运行。
那么，如何避免这种“石子投湖”的现象呢？关键在于理解和控制先导电流。
先导电流是雷电放电过程中的一个阶段，它决定了雷电流的路径和强度。
如果我们能够准确预测并有效引导先导电流，那么就能在很大程度上降低雷电反击的风险。
这就像是我们在暴风雨来临前，提前筑起一道坚固的堤坝，以保护脆弱的村庄免受洪水侵袭。
目前，国内外学者已经在这一领域取得了一定的研究成果。
他们通过模拟实验和现场观测，揭示了先导电流与雷电反击之间的关系，并提出了一系列防控措施。
例如，增加线路绝缘子的片数、改善接地电阻、安装避雷器等。
这些措施就像是给“蛟龙”穿上了一层坚固的铠甲，使其在雷电面前更加从容不迫。
然而，我们也必须认识到，现有的研究仍然存在诸多不足。
对于先导电流的形成机制和影响因素，我们还知之甚少。
这就像是在黑暗中摸索前行，虽然我们已经找到了一些通往光明的道路，但前方仍有无数未知等待着我们去探索。
此外，随着电力系统的发展和技术的进步，新的问题也不断涌现。
比如，特高压输电线路的出现，使得雷电反击问题更加复杂；分布式能源的接入，也给传统的防雷措施带来了挑战。
这就像是一场没有硝烟的战争，我们必须时刻保持警惕，不断更新我们的“武器库”。
输电线路雷电绕击计算方法分析
输电线路雷电绕击计算方法分析摘要：现阶段，要想对输电线路的抗雷性能进行很好、准确的评估，可以通过采用规程法、电气几何模型和先导发展模型。
根据规定，线路旁路率的计算简单方便，适合工程；电气几何模型将雷电放电特性与线路的结构尺寸联系起来，这对于传统经验方法而言，有了重大进步；先导发展模型以更详细的方式考虑遇到上行链路和下行链路的发展的过程，并且对该过程进行初步的定量描述。
与雷击物理过程更加接近，是未来研究输电线路绕击的重要发展方向。
关键词：绕击；输电线路；规程法；电气几何模型；先导发展模型1.规程法目前，我国输电线路防雷设计的主要依据是过电压保护规定。
根据相关经验，旁击速率，即击中概率，以及防雷线对导体外导体的保护角度，塔的高度和沿线的地质条件可以根据近似公式[1]计算：（对平原线路）（对山区线路）式中，——绕击率，是指雷击线中规避的比例；——保护角（o）；——杆塔高度（m）。
从上面的公式可以看出，山脉的绕行率约为平原线的3倍，换言之就是保护角度增加了8倍。
设置为线路旁路跳闸速率，可通过以下公式计算：（flash/100km/a）式中，——每年每100公里线路的雷击次数（按照40天的雷电日）（1/100km/a）；——雷电流幅度超过防雷等级的概率；——建弧率。
2.电气几何模型（EGM）电气几何模型EGM（Electric Geometry Method）是一种几何分析的模型计算方法，是把线路的尺寸、结构等因素与雷电放电时的特点进行结合的方法。
这种计算模型的原理就是当雷云发展到地面的先导排放通道的头部到达被击中物体的临界击穿距离——在撞击距离之前，命中点未定义，并且它在首先到达的对象的范围内，即，放射到对象。
电气几何模型的突破是提出击球距离的概念，并通过击球距离描述每个导体和地面对闪电飞行员的闪电导向能力。
因此，可以根据传输线的几何参数计算不同部位对雷电的吸引概率，并且概率与几何结构参数直接相关。
当雷电流增加时，行程距离也增加，并且导线的闪电范围减小。
同塔双回输电线路的雷电反击计算及仿真
同塔双回输电线路的雷电反击计算及仿真蔡雨楠;叶赞【摘要】As the inductance of the double-circuit trans-mission line is very large, the line faces serious lightning-protection problems. In order to reduce the rate of transmission lines trips,it is necessary to study the influence factors of the lightening back-striking of the transmission line. This paper, using ATP-EMTP to establish the simulation model of the lightening back-striking,studies the changes of voltages at the Insulator 2 under different lightning current amplitudes. The paper calculates the lightening resistance level and lightning tripping probability of the transmission line under different impulse grounding resistances, different tower heights and different surge impedances. The calculation results show that reducing the earthing resistance or the height of the steel tower can effectively reduce the outrage rate of the double circuit transmission line,and when the wave impedance of the steel tower changes 10 percent independently,the back striking rate of the transmission line will change 20 percent accordingly.%由于同塔双回输电线路电感较大，将面临更加严苛的防雷保护问题，所以为了降低输电线路的跳闸率，有必要对输电线路雷电反击的影响因素进行研究。
各类防雷建筑物在不同低压配电系统下及直击雷雷电流分配
各类防雷建筑物在不同低压配电系统下的直击雷雷电流分配和电涌保护器的优选选型摘要本文主要依据GB50057-942000版和IEC有关标准，以图解方式计算雷击电流在低压配电系统中的分配，辅助SPD的设计和选型。
关键词直击雷防雷分类雷电流分配优选值SPDGB50057-94 2000版已经发行了很长时间了，但是仍然不时可以听到关于对GB50057-942000版中的直击雷电流在接地系统和进入建筑物的各种服务性导电管线的分配问题的不同说法。
本文试图用图解的方式对各类防雷建筑物在不同低压配电系统下的直击雷电流分配和电涌保护进行描述。
GB50057-94 2000版对直击雷在接地系统和进入建筑物的各种服务性导电管线的分配问题是这样描述的：在 LPZ0A 与 LPZ1区的界面处做等电位连接用的接线夹和电涌保护器，应采用本规范附录六的附表6.1～附表6.3的雷电流参量估算通过它们的分流值。
当无法估算时，可按以下方法确定：全部雷电流i 的 50%流入建筑物防雷装置的接地装置，其另50%，即is分配于引入建筑物的各种外来导电物、电力线、通信线等设施。
流入每一设施的电流ii 等于 is/n，n 为上述设施的个数。
流经无屏蔽电缆芯线的电流 iv 等于电流 ii 除以芯线数 m，即 iv =ii/m（见图6.3.4-1）；对有屏蔽的电缆，绝大部分的电流将沿屏蔽层流走。
尚应考虑沿各种设施引入建筑物的雷电流。
应采用以上两值的较大者。
在 LPZ0B 与 LPZ1区的界面处做等电位连接用的线夹和电涌保护器仅应按上述方法考虑雷闪击中建筑物防雷装置时通过它们的雷电流；可不考虑沿全长处在LPZ0B 区的各种设施引入建筑物的雷电流，其值仅为感应电流和小部分雷电流。
本文将依据GB50057-942000版标准内容着重通过图解计算的方式对于不同分类的防雷建筑物和不同的低压配电方式下，每一条供电线路上分配的雷电流iv的大小，从而指导SPD的选型。
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关于反击雷电流分配计算方法的讨论中国科学院电工研究所马宏达摘要讨论了在低压配电系统中SPD配置设计的问题按正规电工原理分析了反击雷电流的分配计算方法指出将开关型SPD1用于所有雷电电磁脉冲防护中是不适当的GB50057-942000年版建筑物防雷规范第6.4.7条应当修改关键词建筑物防雷雷电电磁脉冲电磁屏蔽 SPD讨论在低压配电系统中SPD配置设计的问题时我们建议先从国内外配电线路的实际情况出发比较其防雷措施的工作特性这样才能避免陷入学术空谈为此我们先比较一下我国电力部门和IEC防雷规范推荐的智能建筑物低压配电SPD配置设计图见图1a和图1b图1a我国电力部门推荐的智能建筑物低压配电SPD配置设计图图1b IEC防雷规范推荐的智能建筑物低压配电SPD配置设计图在图1a的情况下沿电源线路袭来的侵入波经变压器入口的避雷器分流入地和通过电缆段和铁管外皮流入建筑物接地网中变压器二次的感应过电压波受到限制再经过建筑物内的过电压保护线路使负荷电气设备得到安全地保护当建筑物遭受雷击时接地网的电压升高电缆芯线受外皮电流的耦合作用其电压同样提高芯皮间的耦合电位差控制在几百伏以内起到保护作用经铁管段外皮入地的分支雷电流有一部分流经变压器接地入地另一部分经避雷器排入高压侧系统中经过建筑物接地网分流铁管段埋地段分流和变压器接地分流最后排入系统中的雷电流已经很少了计算分析和运行经验表明这样的低压配电SPD 配置设计是安全合理的这种配置实际上就是无线电装置的屏蔽原理见图2图2电磁场的完全屏蔽示意图[1]U工—工频电源Z—负荷图2两边代表两个金属壳体其内部一个安置电源一个安置负荷它们之间用屏蔽电缆连接这就构成一个电磁封闭系统这个系统可以免除外界的电磁干扰[1]在图1b的情况下变压器低压侧用架空线配电侵入波经各级SPD电涌保护线路使负荷电气设备得到安全地保护当建筑物遭受雷击时接地网的电压升高建筑物内的负荷电气设备的电位同样升高接地网和室内电气线路形成电阻耦合其耦合系数为1雷电流经SPD S排入系统之中这种情况与防雷导体向配电系统发生反击的情况相同我国许多防雷学者引用IEC 61312-32000IDT防雷规范中附录B的计算方法来计算反击雷电流的分配笔者已经多次指出这种看法是错误的不符合正规的电工原理说明这个问题需要全面介绍IEC 61312对反击雷电流的相关规定和德国防雷学者对屏蔽电缆段防雷作用的资料IEC 61312-1第3.4.1.1条明确地写有对于屏蔽电缆雷电流将沿屏蔽层流动可是我们的某些学者却认定了在GB50057-942000年版规范第6.4.7条的规定即应按本章第6.3.4条的规定确定通过SPD的10/350s雷电流幅值当线路有屏蔽时通过每个SPD的雷电流可按上述确定的雷电流的30%考虑我们针对这种观点进行讨论一德国防雷学者对导电金属屏蔽段防雷作用的研究德国防雷学者对导电金属屏蔽管的防雷作用所做的研究笔者已经在文[2]中介绍过有关重要数据重术如下屏蔽管的纵向耦合电压计算原理见图3图3金属屏蔽管的纵向耦合电压计算原理图图中I—沿屏蔽管流过的部分雷电流波阶跃函数t—时间u l—屏蔽管的纵向耦合电压计算中假设全长金属管壁与芯线的耦合电阻R k与全长金属管壁的直流电阻R g相等即R k = R g当管壁上流过电流i阶跃函数时在芯线中产生纵向耦合电压u l其波头为T1其波头斜率的最大值为S max耦合电压的幅值为U l/max波形为8/20s的雷电流通过铜铝管时其金属管壁与芯线的耦合电阻R k与金属管壁的直流电阻R g的比值R k/ R g随其壁厚增大而降低如图4所示图4波形为8/20s的雷电流通过铜铝管时相对耦合电阻与壁厚的关系可见为了减少其耦合电压幅值Ul/max重要的是将其壁厚增加由于铁管具有高导磁率>>1的特性在铁管内部芯线的耦合电压很小通常用kA级的脉冲电流试验观测不出明显的耦合电压信号—笔者注当铁管通过大的雷电流达到磁饱和时它的纵向耦合电压就要显著增大见表1表1铁管通以阶跃函数0 /波形的脉冲电流计算得到的耦合电压波头时间T 1和耦合电压幅值U l/max内径30mmT1s U l/max V/mI max kAb=1mm b=3mm b=1mm b=3mm30 3.9 38 19 6.1 100 0.3 5.5 63 20注b—壁厚U l/max –每米铁管长度上的耦合电压幅值铁屏蔽管通过波形为8/20s的雷电流其纵向耦合电压U l时间过程它以U l与理论上波形0/脉冲电流的纵向耦合电压的幅值为U l/max的比值表示内径30mm壁厚1mm见图5图5铁屏蔽管通过8/20s的脉冲电流时其纵向耦合电压U l的时间过程可以看出铁管通过大的雷电流时它的耦合电压波头时间T1显著减小而耦合电压幅值U l/max显著增大其短脉冲时的优越屏蔽性能将大减然而铜铝等非磁性金属管的屏蔽特性与通过电流的大小无关所以在传导大的雷电流时铜管要优于铁管表2铜铁屏蔽管通以10kA 峰值电流时的纵向耦合电阻R k 和耦合电压的幅值U l/max 脉冲电流8/20s脉冲电流 0/铜 93 93 Rk /m 铁94 630 铜0.93 0.93 U l/max V/m 铁0.94 6.3 表2的数据表明,铜铁管通以幅值10kA 波形为8/20s 的脉冲电流的纵向耦合电压各为0.93和0.94V/m 其数值基本相同然而电流波形为0/时铁管的纵向耦合电压数值比铜管的大6—7倍二按正规电工原理对反击雷电流分配的计算图例我们以IEC 61312-3以下简称规范附录B 中的计算图例来讨论但是要用我国进线保护方式来计算借以比较两种保护方式图6是按规范图B.1改绘的在变压器高压侧加入避雷器变压器外壳避雷器和电缆外皮应共同连接接地低压电缆段用电磁闭锁连接方法两端接地这段电缆应穿铁管埋地敷设铁管也要两端接地电缆进户段其外皮和铁管外皮应与室内接地网紧密相连共地图6雷电流分布的基本模型仿规范图B.1改绘的图7雷电流分布的基本模型的电路图仿规范图B.2改绘的图7是按规范图B.2改绘的图中注明电缆段和铁管的外皮要两端接地雷电流I应按电工原理作用于接地网的阻抗Z上产生反击电压U此后反击过程应按新的电压源来分析计算假定总雷电流为200kA10/350s接地网和电缆段各50%分流电缆和铁管外皮通过100kA电流铁管壁厚为b = 3mm查表1得U l/max V/m= 20 V/m铁管的典型长度为15m则总纵向耦合电压降U l = 300V2500V不会产生芯皮绝缘击穿和变压器二次线路击穿的放电现象在铁管埋地的情况下其总纵向耦合电压降还要减小1—2个数量级地中散流是三维的减小值是模拟实验观测结果由于变压器线圈为高阻抗芯线中的电流将很小可以忽略不计建筑物的地网电位升高可达100kAх10假定接地电阻值=1000kV如果室内布线合理芯皮反击电压的耦合系数k=300V1000kV = 0.0003室内布线合理的条件是结线靠近耦合情况好SPD的接地线不要过长通常屏蔽电缆段的长度应限制在150m以内不宜超过200m如果电缆段太长可能发生耦合电压降超过芯皮绝缘的抗电强度的情况要进行检验计算不能允许发生绝缘被击穿的情况文[3]在讨论电缆芯线与屏蔽层之间安装有电涌保护器SPD情况时说SPD不动作时雷电流全部流经屏蔽层SPD动作后芯线与屏蔽层并联雷电流经幅值后转由这些导体并联分配请注意侵入波和反击雷电波的散流过程不同在反击情况下这种经SPD 将芯线与屏蔽层短路的假设是一种误导行为它首先假定了法拉第笼中屏蔽效应的失败导致了SPD的动作在上述例子中芯皮反击电压的耦合系数k= 0.0003因为芯皮中的脉冲放电波阻抗是不同的芯皮的分流情况与稳态交直流情况完全不同脉冲情况下芯皮间的耦合电压降是很低的一般只有零点几伏—几伏就笔者所了解的试验情况在电缆段的后边甚至无须安装SPD保护例如IEC 81/165/CD2000EQV的图1中有在LPZ1内使正确的防雷设计就不能使SPD在雷用屏蔽线和屏蔽电缆时可取消LPZ2入口处的SPD电反击情况下动作SPD动作有两种情况间隙型SPD动作是短路状态在正确地设计中是不能用的MOV型SPD动作则仍有残压存在不能视为短路这种不考虑脉冲过程中电磁耦合关系的分析方法是不对的间隙型SPD有它的专门用途不能到处乱用规范附录B明确写有资料性附录的字样并不是该规范的基本条文它具有举例的性质它说的是没有屏蔽的架空线和没有电磁闭锁效能的连线的情况没有给出现代建筑物内部电路中的过电压和过电流的分析与计算方法按正规电工原理来分析防雷装置中的雷电流作用于接地装置产生过电压它成为新的电压源此后反击雷电流的分配和计算都要从反击过电压算出来而不是从接地和线路雷电流各50%分配的毛估算出来该IEC防雷规范附录B中提出的假设雷电流波形在反击过程中保持10/350s不变在冲击电流的开头阶段电流的分配由系统的电感L电源/ L接地装置确定在冲击电流尾部电涌电流的分配按[ I接地装置/ I电源] [ R电源/ R接地装置]来计算这样的假设不符合正规的电工原理它忽略了雷电流在接地网中的衰减过程和建筑物中电气线路的电磁耦合过程雷击时接地体上的电晕现象使其接地电阻值呈现非线性特性再加上接地体的电感作用以及建筑物结构中的电磁振荡过程等所以接地网上的反击电压不可能维持10/350s不变架空配线时电气线路上反击电压的耦合系数为1于是才有大量雷电流向配电系统反灌的危险有法拉第笼和铁管屏蔽段的屏蔽作用足以使芯皮线路上反击电压的耦合系数达到0.0001—0.01按笔者提供的上述文件可以计算可以大为简化SPD的选型甚至可以不用SPD那种50%分配毛估的计算方法用在智能建筑物上是不对的在反击情况下各级SPD都处于等电位和并联状态下它们共同处于高电位在此情况下它们动作的先后决定于那一个的启动快和启动电压低开关型的SPD1的启动时延长启动电压高所以它不能帅先启动在SPD1后接有脱耦电感线圈反击时它的电压降使SPD1所呈受的电压更低它更不能启动用电子触发型的SPD1可能解决其不能先期启动的问题但是有可能发生截波问题即电压的突然跌落问题电子仪器特别惧怕电压突变变压器的绕组也惧怕截波电压这些问题防雷设计人员不可不小心采用氧化锌MOV做SPD就是为了利用它的非线性电阻的特性它具有防止电磁振荡和限压的能力从各种过电压保护方案的比较中可以看出适当增加限压型SPD的通流容量做大它的I max配合铁管布线是比较好的防雷方式用开关型SPD1的防雷方案还将在系统电路设计中遇到许多麻烦在防范反击雷电流的措施中它不是优选方案因为用架空线和开关型SPD1相结合的防雷方式可能扩大和增多雷击事故在笔者了解的IEC61312的五个文件即IEC61312-11995IDT IEC61312-21999IDT IEC61312-32000IDT IEC61312-41998IDT和IEC 81/165/CD2000EQV中绝无否定电缆段屏蔽效应的内容相反它们都一致地肯定了电缆段的屏蔽效应如IEC61312-11995IDT中第3.4.1.1条有对于屏蔽电缆雷电流将沿屏蔽层流动的明确提法IEC61312-32000IDT中图1b 有用单个SPD及双层屏蔽电缆设计多个防雷区的例子IEC 81/165/CD2000EQV中图1有在LPZ1内使用屏蔽线和屏蔽电缆时可取消LPZ2入口处的SPD S的例子否定电缆段屏蔽效应的观点是我国某些学者对IEC防雷规范的误解是一种错误的观点用SPD1向配电系统和临近建筑物排放雷电流沿线路输送雷电流是一维的排放它衰减的慢它可以行进几km使那里的电气设备遭到损坏用铁管向地中排放雷电流是三维排放它衰减的快只能维持几十m的距离就衰竭了我国配电系统在各大城市中采用屏蔽电缆段或穿铁管的进线办法已有多年的运行经验各种室外天线的防雷也广泛地使用电磁闭锁屏蔽线段的做法都能可靠地防雷为什么我们同意适当增加限压型SPD的通流容量做大它的I max配合铁管布线呢这是因为从进线侵入的雷电波可能是多重雷击另外建筑物中的防雷导体可能感应室内配电线路产生感应过电压造成多余的感应过电流适当增加MOV的通流容量可增加其资源的储备量这样增加投资并不多SPD的通流容量的选择还要通过今后运行经验和事故分析来选定我们提倡要优选SPD的配置方案三保证电缆段铁管电磁闭锁屏蔽效用的条件1对电缆屏蔽层的要求实体导电管的屏蔽效能优于编织线屏蔽套有钢带铠装的电缆可以用铠装层作屏蔽层但是从埋地方便考虑用钢管套装电缆段更好一则可不破坏电缆的绝缘二则等于有双层屏蔽一般用3mm的钢管作套装屏蔽管有足够的通流能力用型钢对焊套在钢管外再次加强屏蔽层通流能力的作法是一种额外的担保我们建议这应该做实验现在我国已有10/350s雷电流的实验能力应该安排这样的实验以检验其必要性和实际性能图7是信号线的一种屏蔽接线方法[4]它使大部分的雷电流经过外套钢管入地使信号线屏蔽层中的电流减小这种结线引入信号系统的干扰小应注意控制外套钢管屏蔽段的长度使其电阻耦合电压降及其后接地电阻电压降之和要小于信号电缆外皮绝缘的强度在铁管埋地的情况下这一条件不难达到图7信号线路的一种加强屏蔽的作法[4]2进线杆处的连接作法在柱上变压器处应使避雷器变压器外壳和铁管外皮的接地连线尽量靠近短接共同接地参看图1a这种联结方法有利于对侵入雷电波的防护变压器的电感对侵入雷电波的正反射促使雷电流通过避雷器和电缆外皮流通通过电缆外皮的电流越多电缆段的屏蔽作用就越大3进户处和室内PE线处的连接作法为了保证电磁闭锁的条件我们建议屏蔽钢管要伸入建筑物的接地网之内与接地网相互连接或连接在室内PE线上值得特别强调的建筑物接地体一定要做成地下周圈网以保证接地网的等电位条件不能在建筑物附近拉一条接地带只在室内设PE环线那样不能保证室内的等电位条件当室内面积很大时在地下应敷设面积小于3 X 3m的均压接地网4天线进线的作法微波天线应将其金属外导体多点接地即与附近的避雷网相连或用同轴屏蔽电缆必要时套屏蔽铜管按电磁闭锁连接法连接对称天线应利用侧拉固定线装配绝缘瓷珠作放电器或安装过电压保护器或经过阻抗变换器接同轴屏蔽电缆段引入机房5法拉第笼的屏蔽条件如果避雷网的屏蔽性能不好室内电气线路要用铁管布线或用金属线槽布线利用电气设备的金属柜体做屏蔽体总之要使整个屏蔽系统在雷电反击时有足够低的反击电压的耦合系数k按综合布线规范作工程达到这种要求并不难四结论1上述分析表明智能建筑物采用开关型SPD1加强保护并不能改善其防雷性能它不是电涌保护的优选方案我国用配电变压器和铁管屏蔽段构成的闭锁屏蔽电路才是优选的防雷保护方案同时也没有必要选用过大的SPD通流容量于配电线路之中2GB50057-942000年版建筑物防雷规范第6.4.7条不是IEC防雷规范的条文它是我国某些人误解的或杜撰的它否定屏蔽技术在防雷工程中的作用误导人们选用开关型的SPD1于所有的雷电电磁脉冲防护工程中这样的条款如果订定在国标中将使我国的防雷事业遭受严重的损失所以应当修改参考文献[1] 王时煦马宏达陈首新建筑物防雷设计中国建筑工业出版社1980年9月第139—141页[2] 马宏达论铁管布线的防火防雷和防电磁脉冲的作用建筑电气1999年第2期第12—16页[3] 林维勇闪电击中建筑物防雷装置时10/350s雷电流在低压系统中的分配防雷世界2004年第1期第51—56页[4] 杨吟梅屏蔽技术在微波站防雷的应用微波通信站防雷保护研讨会讲义电力部电力科学研究院1994年5月第37页。