送电线路雷电过电压相关参数计算
输电线路防雷保护
三、输电线路的防雷措施 1、3~10kV线路防雷保护 不架设避雷线，可利用水泥杆的自然接地，为提高供电可 靠性可投入自动重合闸。在雷电特别强烈地区可因地制宜 采用高一电压等级的绝缘子，或顶相用针式两边改用两片 悬式绝缘子，也用采用瓷横担，以提高线路的绝缘水平。 对特殊用户应用用环形供电或不同杆双回路供电，必要时 改为电缆供电。
二、不对称短路引起的工频电压升高 对于中性点不接地系统，当单相接地时， 对于中性点不接地系统，当单相接地时，健全相的 工频电压升高约为线电压的1.1 1.1倍 因此， 工频电压升高约为线电压的1.1倍，因此，在选择避 雷器时，灭弧电压取110%的线电压，称为110% 110%的线电压 110%避雷 雷器时，灭弧电压取110%的线电压，称为110%避雷 器 对中性点经消弧线圈接地系统在过补偿时， 对中性点经消弧线圈接地系统在过补偿时，单相接 地时健全相上电压接近线电压， 地时健全相上电压接近线电压，因此在选择避雷器 灭弧电压时， 100%的线电压 称为100% 的线电压， 100%避雷器 灭弧电压时，取100%的线电压，称为100%避雷器 对中性点直接接地系统单相故障接地时， 对中性点直接接地系统单相故障接地时，健全相电 压约为0.8倍线电压， 0.8倍线电压 压约为0.8倍线电压，对于该系统避雷器的最大灭弧 电压取为最大线电压的80% 称为80% 80%， 80%避雷器 电压取为最大线电压的80%，称为80%避雷器
3、变压器中性点保护 三相同时进波时，中性点不接地的变压器中性点电位可 能达到绕组端电压的2倍，所以中性点需保护。 110kV及上变压器中性点加装Y1W或Y1.5W系列的氧化 锌避雷器保护中性点绝缘。 4、配变变压器的防雷保护 三点共同接地：避雷器的接地引下线、配变外壳、低 压绕组的中性点连接在一起。 逆变换，解决方法：低压侧某一相装设一只避雷器
雷电的防护及数值计算
1.6雷电的防护GB50057-94中对雷防提出的总则（第1.0.1条）规定:“为使建筑物(含构筑物,下同)放雷设计因地制宜地采取放雷措施,防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制定本规范。
”————注意，这里提的是“防止或减少”而不是一概要求“防止”，同时也提出考虑安全可靠、技术先进和经济的合理要同时考虑。
在标准的条文说明中指出：“有人认为，建筑物安装防雷装置后就万无一失了。
从经济的观点出发，要达到这点是太浪费了，因此特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按照本规范设计的防雷装置的安全度不是100% 。
1.6.1直击雷的防护防直击雷的外部装置包括接闪器（避雷针、避雷带、避雷线、避雷网）、引下线、接地装置，另外也包括屏蔽措施，通过这些装置迅速地将把雷电流泄放放入地。
1.6.2 电涌的防护为保护设备安全和抑制各种雷电感应引起的浪涌过电压，必须采取系统有效的保护措施，即在电源线信号线上加装浪涌抑制器。
1.6.3等电位连接为防护雷电流引起电磁感应和地电位反击的破坏作用，所有允许连接的设备金属外壳，接地的金属管线和导体间应进行的等电位连接。
是防雷电引起的电磁感应、地电位反击的重要措施(但不允许连接的导体之间防反击是以保持足够的距离实现——防闪络)。
从实质上讲电涌保护也是一种瞬间的等电位连接，是用SPD器件把不能连续与地连接的通电导体（电源线、信号线）与地连接起来。
1.6.4屏蔽用于防护雷电引起的电磁脉冲辐射的破坏作用。
1.6.5防闪络措施对于不能采取等电位连接和使用点涌保护器防护时，通过保持距离抑制雷电引起的地点位反击和电磁感应等的破坏作用。
（下图为基站防雷系统图）1.7 雷电流的特性● 每次雷击的电流波形是随机的，差别很大。
● 雷电流波形一般都是前沿陡而后沿时间相对较长的波形，一般前沿时间在几个微秒到几十个微秒，后沿的半值值时间一般在几十到几百微秒。
输电线路电气参数的计算、电磁环境、绝缘配合
由工频电压统一爬电比距离要求的线路每串绝 缘子片数应符合下式要求：
式中：n—每串绝缘子片数； Um—系统运行最高相电压，kV； λ—统一爬电比距，mm/kV，列于下表； L0—每片悬式绝缘子的几何爬电距离，cm； Ke—绝缘子爬电距离的有效系数。
3.2、按操作过电压选择绝缘子串片数 操作过电压要求的线路绝缘子串正极性操作 冲击电压波50%放电电压U50应符合下式要求：
根据公式计算出高压交流架空送电线的每相在某一 点产生的无线电干扰场强，如果有一相无线电干扰场 强值至少比其余两相的无线电干扰场强大3dB，则高 压交流架空送电线的无线电干扰场强值即为该值，否 则按下式计算： E1、E2为三相导线中最高的两个无线电干扰场强 值。被干扰点为离线路边线20米，高2米
2.3、可听噪声 根据《345kV 及以上超高压输电线路设计参考手 册》所述方法，可听噪声计算首先需确定大雨条 件下的数值，然后再推出湿导线下的值。由于大 雨出现的概率较低，再加上本体噪声较高，一般 只将湿导线条件下的噪声值作为控制值。
式中：m—每串绝缘子片数； Um—最高运行线电压，kV； Uw—污耐受电压，kV/片。
（2）泄漏比距法 由爬电距离来决定绝缘子的串长，这种方法首 先根据输电线路所经地区的污秽情况，盐密和灰密 的测量值，以及已有输电线路的运行经验，确定污 秽等级，再依据国家标准《电力系统污区分级与外 绝缘选择标准》（Q/GDW 152-2006）、《高海拔 污秽地区悬式绝缘子片数选用导则》（DL/T 562— 1995）和《国家电网公司十八项电网重大反事故措 施》（试行）的要求来决定各污区所对应的统一爬 电比距，根据所选绝缘子的爬电距离计算所需绝缘 子的片数。
g max
2.2、无线电干扰 依据GB 15707~1995《高压交流架空送电线路 无线电干扰限值》及CISPR，标准情况下0.5MHz 时高压架空线路无线电干扰电平的预估公式为： 其中：E—无线电干扰场强,dB；
10kV配电线路雷击跳闸率的计算分析
10kV配电线路雷击跳闸率的计算分析摘要：电力系统包括发电、输电和配电，以及这5个部分的电源，10kV配电线路是整个配电系统的重要组成部分，10kV配电线路进行电力负荷进行合理科学的分配，因此，稳定运行的10kV配电线路，是整个电源系统的关键。
但配电线路存在绝缘性能差的缺点，配电网网架结构也很复杂，这些特点决定了10kV配电线路防雷效果不甚理想。
此外，雷电将在导线上形成一个可达500kV的感应雷电压，该电压等级的电流超过了10kV配电线路额定绝缘水平。
当前，我国使用中的6～35kV电压级别的配网中，由于雷击跳闸事故频繁发生，同时雷击事故，对电源开关装置的正常运行，电网用避雷器装置和变压器装置造成了很严重的影响。
关键词：10kV配电线路；雷击跳闸率；计算1 10kV线路遭受雷击原因1.1绝缘导线线路防雷措施不力我公司地处江苏宿迁宿豫区，通过改造，10kV配电线路导线已换成了架空绝缘导线，绝缘导线线路遭雷击事故大多数发生在比较空旷或地势较高的区域。
由于城区建筑物及树木等的屏蔽作用，线路遭受直击雷和绕击雷的概率较小，仅约占雷害事故的10%，而线路附近发生的雷云对地放电，产生感应过电压引起的线路故障则占90%。
由于绝缘导线线路防雷措施仍和原来的裸导线线路防雷措施一样，致使在一个雷电日中曾有多条馈线的断路器跳闸，并发生了多起雷击绝缘导线断线事故。
1.2 10kV线路避雷器安装不足虽然配电变压器处安装了氧化锌避雷器，但一些较长的10kV架空线路安装线路型氧化锌避雷器的数量却不足。
1.3 线路上绝缘子清洁度不足线路上采用的P－15针式绝缘子爬电距离为28cm，是多年生工业污染或自然盐、粉尘等污染，如在高湿度的天气条件下的雨和雾，粉尘的湿润污秽表面，表面电导的增加，绝缘子泄漏电流的增加，引起的工频和冲击闪络电压下绝缘子的电压（击穿电压）下降明显。
它甚至可以在工作电压下发生闪络。
1.4 线路导线接触不良早期电网建设中习惯使用并沟线夹作为10kV线路的连接器，有的甚至采用缠绕法接线，这些都不是导线的最佳连接方法，致使导线连接点接触不良，经受不住强大雷击电流的冲击而烧断。
输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
Z0 Zb U S U A (1 k ) I L (1 k ) 2Z 0 Z b
不会出现击穿的经验公式
S 0.012 l 1
3.3.3 雷电绕击于导线时的耐雷水平
绕击率：
雷电绕过避雷线直接击中导线的概率
平原地区
lg P
lg P
h
86
3.9
3.35
3.3 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
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： 雷击杆塔塔顶；
雷击避雷线档距中央；
雷电绕过避雷线击于导线
有避雷线线路直击雷的 三种情况
3.3.1 雷击杆塔塔项时的耐雷水平
3.3.2 雷击避雷线档距中央
3.3.3 雷电绕击于导线
返回
3.3.1 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/T 620—1997 标 准，击杆率g可采用下表所列数据。
击杆率g
Zb / 2 Z0 Zb U A iL Z 0 at Z0 Zb / 2 2Z 0 Z b
分析 雷击避雷线档距中央时， UA 自雷击点向两侧杆
塔移动,并于L/(2*V)的时间到达杆塔；
由于杆塔的接地作用，将出现一个负的反射波， 并经L/(2*V)的时间到达雷击点；
若此时雷电流尚未到达幅值，雷击点的电位自 负反射波到达之时开始下降，最大电位出现在 L/V时刻；
避雷线根数 平原 山丘
1 1/4 1/3
220kv输电线路防雷研究
220KV输电线路防雷研究1绪论雷电在自然生活中常有发生，不管是下雨天还是晴朗的天空，都会发生雷击现象，这是一种很简单的自然现象。
雷击放电电压一般会非常巨大，达到数百万伏特的电压以及数十万安培的电流，因此，虽然雷击放电的时间非常非常短暂，仅约0.01秒，但雷电放电时它所放出的能量是相当惊人的。
雷电的危害主要有以下几方面：1、电流雷电放电时产生的冲击电压非常巨大，达到几万甚至几十万伏特，当这么大的瞬态雷击电压冲击电气设备时，会造成电气设备绝缘损坏甚至电气设备内部线路短路等现象，甚至由此引起电气设备发生爆炸。
2、电流产生的大量的热能，其发生热效应时放出的电流达几十甚至上千安培的电流，该热导致金属熔化，并造成危害事故。
3、雷电流机械效应[造成的危害很大，如果物体被雷击到会发色很难过分裂、坍塌、扭曲甚至爆炸等现象，从而造成大量的财产损失和人员伤亡。
4、雷电流会产生静电感应现象，会引起相邻导体产生与雷电流性质相反的电荷，当这些导体感应出电荷并当其来不及消散事，会产生高压放电现象，从而引起火灾。
5、雷击时将会产生电磁感应，在雷击点感应出超强的交变磁场，由交变磁场感生出的电流会导致某些电气设备过热从而损坏电气设备，并影响供电的稳定以及安全性。
1.1 输电线路防雷设计的重要意义传输线路在电力系统中占据着最重要的作用，它的最大也最突出的作用就是把发电厂发出的电能输送到各个地方，全国各地每个地方都需要用电，它把各个地区的变电站及各个地方所有用电用户联系起来。
输电线路的安全运行在电网中有着不可替代的重要作用，它能否安全运行直接影响着用电用户能否获得电能质量较高的用电以及电网能否稳定的运行。
如果要实现“强电强网”的需要，尽最大可能的满足社会生产和广大人民生活的需要，这是就要保证电力系统输电线路的稳定性及安全运行。
1.2 输电线路防雷设计方法的研究现状目前，输电线路雷电主要从以下几个方面的设计：1、架设避雷线;避雷线的架设在电力系统输电线路中最为常用，它是输电防雷的最主要手段，避雷线的架设最主要的作用就是为防止当发生雷击现象时输电线路遭受绕击影响，其他最用也有很多，如：（1）耦合作用（2）屏蔽作用（3）分流作用，2、降低杆塔接地电阻；1）降低杆塔的接地电阻有助于提高线路的耐雷水平，当输电线路遭到雷击时，随着接地电阻的较少，杆塔的电位也会随之减少，从而使得绝缘子两端的电压减少。
线路防雷
架空输电线路防雷设计1、雷电1.1 雷电参数雷电先导通常带有与雷电云极性相同的电荷（多数为负极性），自雷云向大地发展。
在雷云及先导的电场作用下，大地感应出与雷云极性相反的电荷。
当先导通道发展到离大地一定距离时，先导头部与大地之间的空气间隙被击穿，雷电通道中的主放电过程开始，主放电自雷击点沿通道向上发展。
设先导通道中电荷密度为σ，主放电速度为L，（L约为0.1~0.5 倍光速），雷击图壤电阻率为零的大地时，流经通道的电流为：σL雷电通道具有分布参数特征，其波阻抗为Z0。
当雷击输电线路塔顶或导地线时，负极性的电流波z 自雷击点沿杆塔或导地线流动，而相同数量的正极性电流自雷击点沿通道向上发展。
流经杆塔（或导、地线）的电流波z：σZj为被击物体的波阻抗。
雷电通道波阻抗为Z0 Z0=300~400 Ω中国使用的雷电流幅值概率分布：P：雷电流幅值超过I的概率；I：雷电流幅值，kA。
例：雷电流超过50kA的概率为33%；雷电流超过75kA的概率为20%；雷电流超过108kA的概率为10%；雷电流超过130kA的概率为6%；雷电流超过150kA的概率为4%；西北地区及内蒙西部，年平均雷暴日为20，雷电流幅值减半。
1.2雷电流波形：规程建议计算用雷电流波头取2.6μS，雷电流平均上升陡度：(kA/μS)1.3 雷暴日与雷暴小时：雷暴日：一年中有雷电的日数；雷暴小时：一年中有雷电的小时数。
1.4地面落雷密度及输电线路落雷次数：地面落雷密度：每一雷暴日每平方公里地面遭受雷击的次数。
γ0.015 次/平方公里·雷暴日对输电线路来说，由于高出地面，有引雷作用，一般高度的线路等值受雷宽度为10h，（h为线路平均高度，m）；若线路经过地区年平均雷暴日为T，每年每100公里一般高度的线路落雷次数为N：γ次/100公里·年若T=40天，γ0.015 次/平方公里·雷暴日N=0.6h次/100公里·年1.5避雷线的保护范围：单根避雷线的保护范围：当hx≥h/2时，rx=0.47（h-hx）·P当hx<h/2时，rx=(h-1.53hx）·P当h≤30m时，P=1， 30<h<120m时，P=5.5/两根避雷线的保护范围：避雷线外侧的保护范围同一根避雷线，内侧为通过两避雷线及低点o的圆弧所确定：D：为两避雷线的距离，m。
雷电的防护及数值计算
1.6雷电的防护GB50057-94中对雷防提出的总则（第1.0.1条）规定:“为使建筑物(含构筑物,下同)放雷设计因地制宜地采取放雷措施,防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制定本规范。
”————注意，这里提的是“防止或减少”而不是一概要求“防止”，同时也提出考虑安全可靠、技术先进和经济的合理要同时考虑。
在标准的条文说明中指出：“有人认为，建筑物安装防雷装置后就万无一失了。
从经济的观点出发，要达到这点是太浪费了，因此特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按照本规范设计的防雷装置的安全度不是100% 。
1.6.1直击雷的防护防直击雷的外部装置包括接闪器（避雷针、避雷带、避雷线、避雷网）、引下线、接地装置，另外也包括屏蔽措施，通过这些装置迅速地将把雷电流泄放放入地。
1.6.2 电涌的防护为保护设备安全和抑制各种雷电感应引起的浪涌过电压，必须采取系统有效的保护措施，即在电源线信号线上加装浪涌抑制器。
1.6.3等电位连接为防护雷电流引起电磁感应和地电位反击的破坏作用，所有允许连接的设备金属外壳，接地的金属管线和导体间应进行的等电位连接。
是防雷电引起的电磁感应、地电位反击的重要措施(但不允许连接的导体之间防反击是以保持足够的距离实现——防闪络)。
从实质上讲电涌保护也是一种瞬间的等电位连接，是用SPD器件把不能连续与地连接的通电导体（电源线、信号线）与地连接起来。
1.6.4屏蔽用于防护雷电引起的电磁脉冲辐射的破坏作用。
1.6.5防闪络措施对于不能采取等电位连接和使用点涌保护器防护时，通过保持距离抑制雷电引起的地点位反击和电磁感应等的破坏作用。
（下图为基站防雷系统图）1.7 雷电流的特性● 每次雷击的电流波形是随机的，差别很大。
● 雷电流波形一般都是前沿陡而后沿时间相对较长的波形，一般前沿时间在几个微秒到几十个微秒，后沿的半值值时间一般在几十到几百微秒。
7-3 输电线路感应雷的计算
因为避雷线的耦合作用，感应电压减小了。
s ，是计算用波形陡度。
上面分析表明，避雷线可使导线上感应过电压由
U gd 下降到 U gd (1 k ) 。
耦合系数k越大，则导线上的感过电压越低。
输电线路的直击雷落雷部位
无避雷线线路直击雷的两种情况 有避雷线线路直击雷的三种情况
｛
｛
①雷击杆塔塔顶； ③雷电击于导线； ①雷击杆塔塔顶； ②雷击避雷线档距中央； ③雷绕过避雷线击于导线；
hb hd
2
实际上，避雷线是通过每基杆塔接地的，为了保证避雷线 的零电位，则在避雷线上出现一个 - U gb 的强制电压分量。由 于避雷线和导线间的耦合作用，这时将在导线上产生一个耦
合电压
- kUgb ，k为避雷线与导线的耦合系数。在有避雷
U g .d (1 k ) Leabharlann 线的情况下，导线上的电压为：
6
小结：当雷击点在离线路垂直下方的距离S＞65m时，导 线上出现感应雷过电压。
感应雷过电压计算，分有避雷线线路和无避雷线线路 两种情况：
1.无避雷线线路
I L hd U g 25 kV S
2. 有避雷线时的感应过电压
.d U g .d kU g .b Ug hb U g .d 1 k hd U g .d (1 k )
a I L 2.6
有避雷线时，感应过电压的最大值为：
U ' g .d ahd (1 K )
因为避雷线的耦合作用，感应电压减小了。
4
1. 2
是雷电波的陡度，我们常接触的雷电波有两种，一个是
s ，陡度是， I Ld 50 1.2 是试验用波形；另一个
330kV架空输电线路雷电过电压分析与计算
绝缘子的表面污秽分布与其 电位 、电场间的关系相
关 理论 仿 真和试 验 分析 提供 数据 。
图 ３ 线路换位方式
输 电线 路采 用 的典型 杆塔 为 Ｚ Ｍ Ｔ １型 ，见 图 ４ ，
线 路 引起 的； 国 际大 电网会 议 公布 的美 国 、前 苏联 等 １ ２个 国家 的 电压 为 ２ ７ ５ ｋ Ｖ 一 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 、 总长 为 ３ ． ２ ７万
Ａ 燮 电蛄
Ｂ 羹 电＾ 誊
图 １某 ３ ３ ０ ｋ Ｖ 输 电线路 电气 接线
公里 输 电线 路连 续运 行 ３年 的运 行 资料指 出 ，雷 害 事 故 占总事 故 的 ６ ０ ％ 。因此 ，要 从根 本上 有效 减 小线 路 跳 闸率 ，除 了尽 可 能减 少 污 闪 跳 闸事 故 之外 ，还 必 须对 雷 电过 电压 的耐 雷水 平进 行分 析 。 为 了探 讨 西 北 高海 拔 地 区 雷 电过 电压 的形 成
甘
肃
电
力
技 术
５
３ ３ ０ ｋ Ｖ架 空输 电线路 雷 电过 电压分析与计算
王 伟 张秀斌 。 彭 鹏 王 津 潘 臻
（ 国 网甘 肃省 电力公 司平 凉供 电公 司 甘 肃省平 凉 市 ７ ４ ４ ０ ０ ０
国网甘肃省电力公 司电力科学研 究院
甘肃省兰州市 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ）
【 摘 要 】 雷击是 引起输变电线路跳闸事故 的一个重要原因，对 于３ ３ ０ ｋ Ｖ 及以上电压等级的超 高压输电线路 来说 ，雷击闪络次数 更多。要从根本上有效减小线路跳 闸率 ，除 了尽可 能减少污闪跳 闸事故之外 ，还必须对
输 电线路 的耐雷水平进行分析。本文通过对 西北地 区某条 ３ ３ ０ ｋ Ｖ 架空输 电线路建立简化 等值 电路模型，对其 雷电过电压进行 了分析与计算，对减少雷击过电压的方法进行 了探讨。
第六章 输电线路的防雷保护
2、绕击导线时的绕击跳闸率n2的计算 绕击导线时的绕击跳闸率n
n2 = NPa P2η [次（100km⋅40雷暴日） ]
P2 ——雷电流峰值超过绕击耐雷水平I2 的概率，可由 ——雷电流峰值超过绕击耐雷水平 的概率， 雷电流峰值超过绕击耐雷水平I 计算得到； 式（5－2）计算得到； Pa ——绕击率。 ——绕击率 绕击率。 3、线路雷击跳闸率n 的计算 线路雷击跳闸率n n = n1 + n2 = N ( gP + Pa P2 )η [次（100km⋅40雷暴日） ] 1 4、线路实际年雷击跳闸次数的计算 L Td n′ = × ×n 100 40
4、耐雷水平I1 的计算 耐雷水平I
U50% I1 = Lgt hh hb hd (1− k)βRch + ( − k)β + (1− k0 ) hg 2.6 2.6 hd
5、提高“反击”耐雷水平的措施 提高“反击”
加强线路绝缘（即提高U50％） 加强线路绝缘（即提高U50％ 降低杆塔接地电阻R 降低杆塔接地电阻Rch 增大耦合系数k 增大耦合系数k 增大地线分流以降低杆塔分流系数β 增大地线分流以降低杆塔分流系数β
3、线路绝缘子串上两端电压幅值Uj 的计算 线路绝缘子串上两端电压幅值U
图6－3 雷击塔顶
Lgt hh Lgt hb I ′ = βI (Rch + U j =Uhd − kUtd +Ugd ) − kβI (Rch + ) + hd (1− k0 ) 2.6 hg 2.6 2.6 hd Lgt hh hb hd = I[(1− k)βRch + ( − k)β + (1− k0 ) ] hg 2.6 hd 2.6
′ （2）绝缘子串导线一侧的电位Udx (Udx = kUtd −Ugd ) 绝缘子串导线一侧的电位U ′ 感应过电压分量 Ugd 耦合电压分量kU 耦合电压分量kUt d 导线工作电压
输电线路故障(雷击)
二、线路故障原因概述
1、自然（客观)原因：
➢ 大风倒杆、断线； 均匀微风微风振动疲劳断线等； 不均匀覆冰伴有中等风速时舞动：闪络放电、杆塔过大
的动载荷断线、金具破坏等。 ➢ 过大的覆冰弧垂 短路、闪络烧伤导线
过载断线、倒杆等。 ➢ 气温过高、气温过低 ➢ 雷击、鸟害、水灾、地震、滑坡、环境污染等。
（2）雷击导线引起绝缘闪络，造成单相接地或相间短路，其短路电流可 能把导线、金具、接地引下线烧伤甚至烧断。其烧伤的严重程度取决 于短路功率及其作用的持续时间。
相关视频资料： 雷击导线闪烙 雷击导线断线
（3）架空地线档中落雷时，在与放电通道相连的那部分地线上，有可能 灼伤、断股、强度降低，以致断线。
（4）当线路遭受雷击时，由于导线、地线上的电压很高，还可能把交叉 跨越的间隙或者杆塔上的间隙击穿。
3、雷击跳闸故障有明显的季节性
春夏季是一年中雷电活动相对频繁的时期，也是雷击跳闸的 高发期。一般春夏季雷击跳闸多，秋季较少。如湖北省雷击故 障多发生在3-8月份；山西、东北、辽宁等线路雷击跳闸一般多 集中在6-8月份
4、不同电压等级线路的雷击跳闸类型不同
35kV以下线路：感应雷过电压引起的跳闸居多。 110kV以上的线路：主要是直击雷过电压引起的跳闸。由于线 路的绕击耐雷水平低于反击耐雷水平，一般的雷绕击导线都能 使线路跳闸。 大量的计算和运行情况表明，对于110～220kV线路，绕击和 反击均是危险的；但对于330kV及以上电压等级的线路而言，绕 击的危险性更大。
感应雷雷击跳闸时零质绝缘子钢帽炸裂照片
110kV线耐张塔合成绝缘子受雷击图片
三、输电线路雷击故障的原因
15 线路的雷电过电压
(3) 耐雷水平：
令 U Lj U 50% ，即可求得 雷击塔顶反击时的耐雷水 平I1，即 影响I1的因素：
I1 U 50% Lt hc (1 k ) Ri T T 1 1
杆塔分流系数β，杆塔等值电感Lt，杆塔冲击接 地电阻Ri，耦合系数k和绝缘子串的U50%冲击放 电电压。
(2) 导线电位和绝缘子串上的电压：
雷击塔顶时，与塔顶相连的BLX也有相同的电位 utop。负极性的雷电波沿杆塔及BLX传播时，由于 BLX与导线之间的电磁耦合作用，在导线上将产 生耦合电压kutop，其极性与雷电流极性相同。 另一方面，由塔顶向雷云发展的正极性雷电波，引 起空间电磁场的迅速变化，又使导线上出现与雷电 流极性相反的感应过电压 U g 。 ahc (1 k ) 于是，导线电位就等于避雷线电位产生的耦合电压 与雷电流引起的感应过电压之和： uc kutop ahc (1 k )
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。
BLX将在导线上产生一个耦合电压，对感应电压 起抵消作用。 根据叠加定理可作出定量分析，实际感应过压应为 Ug′＝（1－k）Ug k为避雷线和导线的耦合系数 故：BLX可使导线感应过电压降低（1－k）倍。 k越大，导线上感应雷过电压越低。
距导线更近的地面落雷（S<65m）将击于线路。 （3）雷击杆塔或BLX时：
雷电过电压及防护
雷电过电压及防护雷电放电涉及气象、地形地质等许多自然因素，有很大的随机性，因而表征雷电特性的各种参数也就带有统计的性质。
许多国家地区都选择典型地区地点建立雷电观测站，并在输电线路和变电站中附设观测装置，进行长期而系统的雷电观测，将观测的数据进行系统的分析，得到相应的雷电参数，为研究和防雷提供依据，从而进行保护。
一、雷电参数雷暴日：每年中有雷电的天数。
雷暴小时：每年中有雷电的小时数。
年平均雷暴日不超过15 的地区为少雷区；超过40 的为多雷区；超过90 的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区地面落雷密度γ：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。
电力行业标准DL/T620-1997建议取γ= 0.07次／平方公里. 雷电日。
雷电通道波阻抗：雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗（规程建议取300 ~ 400Ω）雷电流的极性：国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占75 ~ 90 %。
雷电流幅值雷电流：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。
雷电流波头：1 ~ 5 μs 范围内变化，多为2.5 ~ 2.6 μs，规程规定取2.6 μs；雷电流波长：20 ~ 100 μs ，多数为50 μs 左右。
为简化计算，视为无限长；雷电流陡度：陡度α与幅值I 有线性的关系，即幅值愈大，陡度也愈大。
一般认为陡度超过50 kA/μs 的雷电流出现的概率已经很小（约为0.04）波形：二、防雷的基本措施1、避雷针和避雷线避雷针（线）的保护原理当雷云的先导向下发展，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能影响下行先导的发展方向，使其仅对避雷针（线）放电，从而使得避雷针（线）附近的物体免遭雷击。
对避雷针（线）的要求（1）为了使雷电流顺利地泄入大地，故要求避雷针（线）应有良好的接地装置。
500kV输变电工程设计中雷电过电压问题
500kV输变电工程设计中雷电过电压问题发表时间：2019-02-25T12:45:14.993Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：夏瑞[导读] 考虑雷击架空输电线路后，雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程，建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型夏瑞国网江苏省电力有限公司建设分公司江苏南京 210000 摘要：为考虑雷击架空输电线路后，雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程，建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型，计算冲击接地电阻和反击过电压。
基于全波电磁暂态模型，从冲击接地的概念出发，将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上，对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。
研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。
不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关，雷电过电压随雷电流呈正比例增大。
在进行接地网设计时，应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。
关键词：500kV输电线路；雷电过电压；一体化模型；冲击接地电阻；防雷1前言雷击引起的线路跳闸事故严重影响高压输电线路正常运行，500kV输电线路地处旷野，且地形、地势复杂，不少杆塔位于山顶或山脊，加上雷电活动频繁，极易遭到雷击。
当雷电过电压大于绝缘子串雷电冲击耐压时，会影响线路的安全运行，供电可靠性也随之下降。
各国学者在高压输电线路杆塔的雷电过电压分析方面，利用现场实测和计算机仿真等手段展开了许多工作，积累了大量经验，对于雷击过电压的计算分析，做了大量的研究。
中国《电力设备过电压保护技术设计规程》中将杆塔视为一等值电感。
规程法是一种简化的工程计算方法，基本上能满足中国较低电压等级线路的雷电反击设计要求，且应用起来简单方便。
但是这种方法忽略了杆塔中的波过程，仅仅是采用电感模型模拟雷电流在杆塔上的传播，考虑的影响因素比较单一，有一定的局限性，特别是应用在高电压等级输电线路的计算分析时误差很大。
输电线路的感应雷过电压
k为避雷线与导线间的耦合系数，线间距离愈近， 耦合系数k就愈大。 由于避雷线的屏蔽作用，可使导线上的感应电压降 低。
感应电压一般不超过500kV，对35kV及 其以下的水泥杆线路可能会引起闪络事 故，对110kV及其以上线路，由于线路 绝缘水平较高，所以一般不会引起闪络 事故。
3.2.3 雷击杆塔时，导线上的感应雷过电压
由于避雷线的屏蔽作用可使导线上的感应电压降感应电压一般不超过500kv对35kv及其以下的水泥杆线路可能会引起闪络事故对110kv及其以上线路由于线路绝缘水平较高所以一般不会引起闪络事故
3.2 输电线路的感应雷过电压
3.2.1 导线上方无避雷线
3.2.2 导线上方有避雷线
3.2.3 雷击杆塔时的感应雷过电压
U g b
则
I L hb 25 S
U g d
I L hd 25 S
U g b U g d
hb hd
避雷线上实际是接地的，可假想在避雷线上 有 U gb 电位，在导线上产生耦合电压 kU g b
导线上电位为
U
' g d
U g d kU g b
hb U g d (1 k ) U g d (1 k ) hd
返回
3.2.1 导线上方无避雷线
当雷击点离开线路的距离大于65米时，导线上 的感应雷过电压最大值按下式计算：
I L hd U g 25 S
S:雷击点与线路的垂直距离，m
I L:雷电流幅值，kA
hd:导线悬挂的平均高度，m
U g:感应过电压最大值，kV
3.2.2 导线上方挂有避雷线
避雷线上和导线上的感应雷过电压分别为
无避雷线： U g d hd 有避雷线： U
输电线路的防雷设计计算
于 2 小时动作；当过载电流为 1.3Ir 时，1 小时内脱扣；当大于 2Ir 时，按
照上面的过载长延时特性数学表达式实时脱扣；当过载电流大于或等
于 15Ir 时会被短延时特性所覆盖，即短延时优先动作，15Ir 为过载长延
时保护范围的下限。
6 结束语
随着电力系统对继电保护的要求越来越高，断路器也向着计算机 化，网络化，智能化及数据通信一体化方向发展 。 关于智能断路器问题 的研究，取得了很多成果，但仍然存在一些不足，需要进一步完善和发 展。 科
对平原线路：1gpa=a 姨 h /86-3.9 对山区线路：1gpa=a 姨 h /86-3.35 发生绕击后线路上的过电压及耐雷水平可按无避雷线时雷击导 线时进行计算。 雷击塔顶时，雷电流大部分经过被击杆塔入地 ，小部分 电流则经过避雷线由相邻杆塔入地。 流经被击杆塔入 地 的 电 流 Igt 和 总电流 I 的关系可以用下式表示为 Ig t =βI，其中 β 杆塔的分流系数，它 小于 1。
图 1 雷电流波形图
但是，当雷电流超过线路的耐雷水平时，虽然会导致一次雷电闪 络，却并不一定意味着一次故障。 这时候，雷电流沿击穿通道入地，但 时间只有几十微秒，线路开关来不及动作。 只要在雷电过程迅速消逝 后，在闪络点不随之建立工频.电弧，就仍然可以照常供电。 只有当沿 击穿通道流过的工频短路电流的电弧持续燃烧，引起相间短路线路才 会跳闸停电。 雷电闪络后是否会使工频电流乘虚而入，这是一个机会 问题，通常用建弧率来表示。 它是一个随机变量，与单位长度的绝缘上 所实际作用的工频电压有关， 也就是同绝缘的工作电位梯度有关，这 个电位梯度越大，建弧的机会也越大。 因此，当绝缘子串发生闪络后， 应尽量使它不转化为稳定的工频电弧， 因为如果工频电弧建立不了， 线路则不会跳闸。 由运行经验与试验数据得出，冲击闪络转化为稳定 工 频 电 弧 的 概 率 （建 弧 率 ）的 计 算 公 式 为 η=（4.5E0.75-14）%，其 中 η 为 建弧率；E 为绝缘子串的平均工作电压梯度，kVr.m.s/m。
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A1 B1 C1
A2 B2 C2线金 绝缘子 杆塔呼 中下相 上下 与中相 杆塔总 弧垂(m) 具长 串长 称高 高差 相高 横担高 高(m) (m) (m) (m) 差(m) (m) 差(m) 4.91 36 11.5 11.5 5 64 22 28.3 0.42
双地线对导线的几何耦合系数k0
水平计算
地线架 地线金 绝缘子 杆塔呼 中下相 上下 与中相 杆塔总 弧垂(m) 具长 串长 称高 高差 相高 横担高 高(m) (m) (m) (m) 差(m) (m) 差(m) 4.55 42 11.5 11.5 5 70 11.5 9.5 0.42
Y 1 A1 B1 C1 2 A2 B2 C2 X
500kV双回路双地线耐雷水平计算
U50%冲击 工频接地 电晕效应 分 线路等效 铁塔波阻 杆塔电感 放电电压 电阻 校正系数 500 裂 外径(m) 分流系数 半径(m) (Ω ） (μ H/m) (或配合比 k1 Ri(Ω ) 数 为0.8-0.85) 导线型号 150 0.5 0.865 7 2350 1.28 LGJ-95/55 地线型号 1 0.016 0.008 单位(m) 地线1 地线2 A1相(上) B1相(中) C1相(下) A2相(上) B2相(中) C2相(下) 导地线挂点 = X坐标 -10 10 -6.3 -6.73 -7.17 6.3 6.73 7.17 坐标 = Y坐标 69.58 69.58 60.45 48.95 37.45 60.45 48.95 37.45 = 63.247 63.247 地线平均高度(m) = 导线平均高度(m) 52.783 41.283 29.783 52.783 41.283 29.783 = 地线保护角(° ) -20.837 -8.396 -4.635 地线1对电线几何间距(m) = 0.000 20.000 11.098 22.205 33.583 19.369 27.609 37.611 地线1对电线镜像间距(m) = 126.493 128.065 116.089 104.581 93.073 117.169 105.860 94.601 地线2对电线几何间距(m) = 20.000 0.000 19.369 27.609 37.611 11.098 22.205 33.583 地线2对电线镜像间距(m) = 128.065 126.493 117.169 105.860 94.601 116.089 104.581 93.073 = 双地线对导线的几何耦合系数k0 0.360 0.251 0.168 0.360 0.251 0.168 = 电晕下的耦合系数k 0.461 0.321 0.216 0.461 0.321 0.216 = 杆塔电感Lt(μ H) 35 = 雷击杆塔时导线耐雷水平I1(kA) 115.979 123.440 141.724 115.979 123.440 141.724 = 雷电流超过耐雷水平I1的概率P1(%) 4.809 3.956 2.452 4.809 3.956 2.452 = 平原地区绕击率Pα (%) 0.000 0.002 0.004 = 山丘地区绕击率Pα (%) 0.000 0.007 0.016 = 雷绕击于导线时的耐雷水平I2(kA) 23.500 = 雷电流超过耐雷水平I2的概率P2(%) 54.070 = 建弧率η 0.872 = 每100km每年的雷击次数NL 76.436 = 平原地区雷击跳闸率N(次/100km· a) 0.534 0.440 0.274 = 山丘地区雷击跳闸率N(次/100km· a) 0.801 0.661 0.414 电压等级 (kV)
0.445 127.761 3.533
0.275 135.395 2.893
0.159 159.168 1.553
0.209 0.321
0.112 0.172
500kV双回路双地线耐雷水平计算（莆田LNG电厂-莆田变SZV5423-3
电压等级 (kV) 导线型号 地线型号 导地线挂点 坐标 LGJ-95/55 单位(m) X坐标 Y坐标 地线平均高度(m) 导线平均高度(m) 地线保护角(° ) 地线1对电线几何间距(m) 地线1对电线镜像间距(m) 地线2对电线几何间距(m) 地线2对电线镜像间距(m) 电晕下的耦合系数k 杆塔电感Lt(μ H) 雷击杆塔时导线耐雷水平I1(kA) 雷电流超过耐雷水平I1的概率P1(%) 平原地区绕击率Pα (%) 山丘地区绕击率Pα (%) 雷绕击于导线时的耐雷水平I2(kA) 雷电流超过耐雷水平I2的概率P2(%) 建弧率η 每100km每年的雷击次数NL 平原地区雷击跳闸率N(次/100km· a) 山丘地区雷击跳闸率N(次/100km· a) = = = = = = = = = 0.000 89.427 20.640 91.778 20.640 91.778 0.000 89.427 = = = = = = = = = = = = = 1 0.016 地线1 -10.32 63.58 44.713 0.008 地线2 10.32 63.58 44.713 39.423 -20.111 6.456 84.218 17.747 85.825 0.383 0.491 32 131.587 3.197 0.000 0.001 21.380 57.154 0.815 55.858 0.243 0.364 0.207 0.311 0.115 0.176 137.853 2.713 0.002 0.008 160.421 1.503 0.005 0.017 131.587 3.197 137.853 2.713 160.421 1.503 27.923 -8.201 17.102 72.709 24.173 74.689 0.238 0.305 16.423 -4.532 28.428 61.201 33.445 63.686 0.130 0.167 17.747 85.825 6.456 84.218 0.383 0.491 24.173 74.689 17.102 72.709 0.238 0.305 33.445 63.686 28.428 61.201 0.130 0.167 39.423 27.923 16.423 A1相(上) B1相(中) C1相(下) A2相(上) -6.62 54.09 -7.07 42.59 -7.52 31.09 6.62 54.09 B2相(中) 7.07 42.59 C2相(下) 7.52 31.09 500 U50%冲击 工频接地 电晕效应 分 线路等效 铁塔波阻 杆塔电感 放电电压 电阻 校正系数 裂 外径(m) 分流系数 半径(m) (Ω ） (μ H/m) (或配合比 k1 Ri(Ω ) 数 为0.8-0.85) 150 0.5 0.865 7 2138 1.28
Y 1 A1 B1 C1 2 A2 B2 C2 X
泉晋线SZTS2-36)
地线架 地线金 绝缘子 杆塔呼 中下相 上下 与中相 杆塔总 弧垂(m) 具长 串长 称高 高差 相高 横担高 高(m) (m) (m) (m) 差(m) (m) 差(m) 5.365 36 10.6 11 4.5 62.1 22 24.7 0.42
Y 1 A1 B1 C1 2 A2 B2 C2 X
= = = = = = = = = = = =
0.445 31.05 127.761 3.533 0.001 0.002 21.380 57.154 0.754 56.631 0.252 0.378
0.275 135.395 2.893 0.014 0.051
0.159 159.168 1.553 0.007 0.024
500kV双回路双地线耐雷水平计算(泉晋线SZTS2-36)
电压等级 (kV) 导线型号 地线型号 导地线挂点 坐标 LGJ-95/55 单位(m) X坐标 Y坐标 = = = = = = = = = 0.000 90.427 21.400 92.924 21.400 92.924 0.000 90.427 = 1 0.016 地线1 -10.7 61.68 45.213 0.008 地线2 10.7 61.68 45.213 37.568 -14.684 8.108 82.826 20.202 84.868 0.348 26.568 0.631 18.645 71.782 28.383 74.904 0.215 15.968 -2.904 29.300 61.208 35.206 64.245 0.124 20.202 84.868 8.108 82.826 0.348 28.383 74.904 18.645 71.782 0.215 35.206 64.245 29.300 61.208 0.124 37.568 26.568 15.968 A1相(上) B1相(中) C1相(下) A2相(上) -8 52.235 -10.7 41.235 -8.9 30.635 8 52.235 B2相(中) 10.7 41.235 C2相(下) 8.9 30.635 500 U50%冲击 工频接地 电晕效应 分 线路等效 铁塔波阻 杆塔电感 放电电压 电阻 校正系数 裂 外径(m) 分流系数 半径(m) (Ω ） (μ H/m) (或配合比 k1 Ri(Ω ) 数 为0.8-0.85) 150 0.5 0.865 7 2138 1.28
地线平均高度(m) 导线平均高度(m) 地线保护角(° ) 地线1对电线几何间距(m) 地线1对电线镜像间距(m) 地线2对电线几何间距(m) 地线2对电线镜像间距(m)
双地线对导线的几何耦合系数k0
电晕下的耦合系数k 杆塔电感Lt(μ H) 雷击杆塔时导线耐雷水平I1(kA) 雷电流超过耐雷水平I1的概率P1(%) 平原地区绕击率Pα (%) 山丘地区绕击率Pα (%) 雷绕击于导线时的耐雷水平I2(kA) 雷电流超过耐雷水平I2的概率P2(%) 建弧率η 每100km每年的雷击次数NL 平原地区雷击跳闸率N(次/100km· a) 山丘地区雷击跳闸率N(次/100km· a)