浅析雷电放电原因与防雷保护措施

浅析雷电放电原因与防雷保护措施
作者：马晓燕
来源：《科学与财富》2015年第19期
摘要：人类对于雷电的认识一直在不断发展，随着科学技术进步和社会对于电能的需要，电力线路铺设范围越来越广，可雷电对于电力设施和输电线路的危害在电力系统总的事故中占有很大的比重。

关键词：雷电、避雷针、避雷线
雷电是大自然中最宏伟最壮观的现象，虽然从20世纪30年代开始就有科学家在一直研究雷电，可是雷电对于现代电力、通信、航空等方面都产生了巨大影响。

在现代技术和条件下，我们怎样把雷电对人类的生产和生活的危害降低到最小呢？这就需要我们去认识雷电放电原因和找出应对雷电的防雷保护措施。

一、雷电的形成
雷电放电起源于雷云的形成，在雷云的顶部充斥着大量的正电荷，雷云下部大部分带负电荷，雷云中的负电荷会在地面感应出大量正电荷，在雷云与大地之间或者两块电荷不同的雷云之间形成强大的电场，其电位差可高达数兆伏甚至数十兆伏。

当云中某一电荷密集中心处的场强达到25～30KV/cm时，就可能引发雷电放电。

二、防雷保护措施
在电力系统中设计防雷保护装置时，要从雷电参数的几个方面来判断：①雷暴日及雷暴小时：评价一个地区雷电活动的多少你通常以该地区多年统计所得的平均出现雷暴的天数或者小时数作为指标。

根据多年观察，我国长江流域与华北部分地区的雷暴日数为40左右，而西北地区仅为15左右。

通常雷暴日数﹤15的地区被认为是少雷区，﹥40的地区为多雷区，在防雷设计中应根据雷暴日的多少因地制宜。

②地面落雷密度和雷击选择性③雷道波阻抗④雷电的极性：根据我国的实际测量，负极性雷电均占75%～90%。

⑤雷电流幅值⑥雷电流的波前时间、陡度及波长。

雷电过电压时产生的电压高达数十万伏，甚至更高，在现代电力系统中都采取哪些保护装置呢？通常用的有避雷针、避雷线、保护间隙、避雷器、防雷接地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸等。

当雷电击中变电站设备的导电部分后，会出现雷电过电压很高，一般情况下都会引起绝缘的闪络或者击穿，所以对于电力设备必须加装避雷针或者避雷线对直击雷进行防护。

按照安装方式的不同，可将避雷针分为独立避雷针和构架避雷针。

构架避雷针既能节省支座的钢材，又能省去专用的接地装置，但对于绝缘水平不高的35KV以下的配电装置来说，雷击构架避雷针
时很容易导致绝缘逆闪络，这显然是没有对电力设备很好保护。

独立避雷针具有自己专用的支座和接地装置，其接地电阻一般不超过10Ω。

根据我国防雷保护规程，110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在构架上，但在土壤电阻率ρ﹥1000Ω·m的地区，仍然适合装设独立避雷针以免发生反击。

35KV及以下的配电装置应该采用独立避雷针来保护，60KV的配电装置在ρ﹥500Ω·m的地区宜采用独立避雷针，在ρ﹤500Ω·m的地区容许采用构架避雷针。

加入架空输电线路上发生雷击事故，只要能有效阻止就能避免雷击引起的长时间停电事故。

到目前为止沿全线装设避雷线仍然是110KV及以上架空输电线路最重要和最有效的防雷措施，它除了能避免雷电直接击中导线而产生极高的雷电过电压以外，而且还是提高线路耐雷水平的有效措施之一。

在110KV～220KV高压线路上，避雷线的保护角α大多取20°～30°，在500KV及以上的超高压线路上往往取α≦15°。

35KV及以下的线路一般不在全线装设避雷线，主要是因为这些线路本身的绝缘水平太低，即使装上避雷线来截住雷击，往往仍难以避免发生反击闪络，因而效果不好；另一方面这些线路均属于中性点非有效接地系统，一相接地故障的后果不象中性点有效接地系统中那样严重，因而主要依靠装设消弧线圈和自动重合闸来进行防雷保护。

雷电事故在现代电力系统的跳闸停电中占有很大的比重，输电线路是电力系统的大动脉，担负着发电厂产生和经过变电站变压后的电力输送到各地区用电中心的重要任务，一条输电线路在一年中往往要遭到多次雷击，因此输电线路防雷保护就是尽可能减少线路雷电事故的次数和损失。

参考文献
1、赵智大高电压技术北京：中国电力出版社 1999年
2、杨岳电气安全北京：机械工业出版社 1994年
3、邱毓昌高电压工程西安：西安交通大学出版社 1995年。