输电线路防雷保护
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
5 输电线路的防雷保护总结
根据理论分析和实验结果，当雷击点离导线的距离
S>65m，I≤100kA 时，导线上感应雷过电压幅值Ui可计算为：
Ui
?
25
Ihc S
式中 I — 雷电流幅值，kA；
hc — 导线悬挂的平均高度，m； S — 雷击点与导线的水平距离，m。
由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅 值一般不超过100kA，所以可按 I=100kA 估算线路上可能出 现的最大感应雷过电压。根据对这种过电压的实测证明，感 应雷过电压幅值一般不超过300~400kV。
雷击线路附近地面时导线上的感应过电压
感应雷过电压对35kV及以下输电线路，可能造成绝缘闪 络，而对于110kV及以上线路，由于线路的绝缘水平较高， 一般不会引起闪络。感应雷过电压在三相导线中存在，三相 导线上感应过电压在数值上的差别仅仅是导线高度的不同而 引起的，故相间电位差很小，所以感应过电压不会引起架空 线路的相间绝缘闪络。
如果先导通道中的电荷是全部瞬时被中 和的，则导线上的束缚电荷将全部瞬时 变为自由电荷，此时导线出现的电位仅 由这些刚解放的束缚电荷决定，显然等 于+U0(x)，这是静电感应过电压的极限。 实际上，主放电的速度有限，所以导线 上束缚电荷的释放是逐步的，因而静电 感应过电压将比+U0(x)小。
感应雷过电压的形成
雷击时，地线上的电位较高，将出现电晕，耦合系数 将变大为原来的k1倍，即k=k1k0，其中k0为导线间的几何耦 合系数，k1为考虑电晕效应的修正系数。
耦合系数的电晕修正系数k1
雷击杆塔塔顶或附近避雷线时的过电压
? 线路绝缘上承受的电压
不考虑塔顶与绝缘子悬挂点的电位差，线路绝缘两端 电压Ulj等于塔顶电位减去导线电位为：
1 输电线路的防雷保护
雷电波侵入变电所，破坏设备绝缘， 造成停电事故
3、输电线路的雷击事故
在我国跳闸率比较高的地区的高压线路由雷击引起的次数约
占40～70％，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地 区，雷击事故率更高
在日本50％以上电力系统事故是由于雷击输电线路引起的，
雷击经常引起双回同时停电，20－30％的输电线路故障发生 在双回输电线路
第五章 电力系统防雷保护
电力系统的防雷保护包括了线路、变电所、发电厂等各个环节。
★ 输电线路的防雷保护 ★ 发电厂和变电所的防雷保护
★ 旋转电机的防雷保护
第一节 输电线路的防雷保护
输电线路耐雷性能的若干指标
线路雷害事故、发展过程及防护措施
线路耐雷性能的分析计算
一、输电线路耐雷性能的若干指标
有避雷线线路耐雷水平
★ 雷击挡距中央避雷线时的过电压 此情况为雷击于避雷线最严重的情况 雷击点电压的最大值为： i 1 al U A Z g atZ g Zg 4 4 4v A点与导线空气间隙绝缘上所 承受的最大电压为： al U AB U A (1 k ) Z g (1 k ) 4v 我国规定的一般挡距的线路，在挡距中央导线、地线的最 小空气距离为： d 0.012 l 1m 只要 d 满足上述要求，便可保证雷击于此位置时，线路不 会跳闸
感应过电压-电磁感应
♠ 在主放电过程中，伴随 着雷电流冲击波，在放 电通道周围空间出现甚 强的脉冲磁场，其中一 部分磁力线穿过导线－ 大地回路，产生感应电 势，这种过电压为感应 过电压的电磁分量 电磁分量较小，通常只考虑其静电分量
无避雷线时的感应雷过电压
Ihc U i 25 （1）d >65m时 d 可用I≤100kA进行估算。一般认为Ui≤300～400kV。
输电线路防雷措施
输电线路防雷措施随着电力工业的发展，输电线路的建设越来越普及，但雷击事故也时有发生，给人们的生活和生产带来了很大的困扰。
为了保障输电线路的安全运行，我们必须采取一系列的防雷措施。
要合理选择输电线路的走向。
在选择线路走向时，应尽量避免穿越雷区或高雷电活动区域，减少雷击的风险。
同时，还要考虑地形地貌等因素，选择相对安全的地带进行线路布置。
要加强对输电线路的绝缘保护。
绝缘设备是防止雷电进入输电线路的重要设备，其作用是将雷电击中的线路与地之间的电压差保持在安全范围内，防止电流过大而损坏设备。
因此，必须保证绝缘设备的可靠性和完整性，定期进行绝缘检测和维护工作，及时发现并解决绝缘故障。
要安装合适的避雷装置。
避雷装置是防止输电线路被雷电击中的主要手段，可分为直接避雷和间接避雷两种方式。
直接避雷是指通过在输电线路上安装避雷针等设施，将雷电直接引入地下，从而保护线路不被雷电击中。
间接避雷是通过在输电线路附近的高处安装避雷网，将雷电引入地下，进而保护线路的安全。
在选择避雷装置时，要根据具体情况进行合理选择，并定期检查和维护，确保其正常运行。
还要加强对输电线路周边环境的治理。
由于雷电是自然现象，难以完全避免，因此在输电线路周边的环境治理工作至关重要。
首先，要及时清理线路周围的树木、电线杆等高大物体，减少雷电击中的机会。
其次，要加强对输电线路周边的排水工作，避免因积水而导致雷电击中线路。
同时，还要加强对线路周边的绿化工作，增加植被覆盖，形成自然的避雷屏障，减少雷电的侵害。
要加强对输电线路的监测和预警。
建立完善的监测系统，及时掌握输电线路的工作状态和周围环境的变化，发现线路故障和雷电风险，采取及时措施进行处理。
同时，要加强预警工作，利用现代科技手段，提前预测雷电的发生，及时发布预警信息，引导人们做好防护措施，降低雷电事故的发生率。
输电线路防雷措施是保障电力传输安全的重要环节。
通过合理选择线路走向、加强绝缘保护、安装避雷装置、治理线路周边环境以及加强监测和预警工作，可以有效降低雷击风险，保障输电线路的安全运行。
输电线路的防雷措施
输电线路的防雷措施输电线路防雷设计的目的是提高线路的防雷性能，降低线路的雷击跳闸率。
在确定线路防雷的方式时，应综合考虑系统的运行方式、线路电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率等自然条件，并参考当地原有线路的运行阅历，经过技术经济比较，实行合理的爱护措施。
除架设避雷线措施之外，还应留意做好以下几项措施。
1.接地装置的处理(1)高压输电线路耐雷水平随杆塔接地电阻的增加而降低。
电压等级越高，降低杆塔接地电阻的作用将变得更加重要。
对土壤电阻率较高地区，应选择更换接地网形式和置换土壤的方法，达到降阻。
在雷击多发区域，主网线路杆塔接地电阻应保证小于10Ω，山区也应小于15Ω。
在雷雨季节前，对雷击多发区域线路应按规程要求的方法，进行杆塔接地电阻测量。
(2)接地装置埋深，要求大干0.6 m，采纳增大截面的接地引下线，引下线(热镀锌)表面要进行防腐处理。
严格根据规程执行接地装置的开挖检查制度。
重点检查接地装置的埋深、接头和截面的测量，对不合格的准时进行处理。
(3)降低杆塔接地电阻，还需要确保架空地线、接地引下线、地网相互之间的良好连接。
2.减小外边相避雷线的爱护角或者采纳负角爱护在以往进行防雷设计时，只要求遵照规程规定满意杆塔避雷线爱护角的要求就行了，忽视了山坡对防雷爱护角的影响，则造成了杆塔防雷爱护角不能满意防雷设计的实际要求，增加了线路闪络次数，影响了电网平安运行。
针对山区运行线路简单受绕击的状况，建议采纳有效屏蔽角公式计算校验杆塔有效爱护角，以便设计时针对爱护角偏大状况实行相应措施削减雷电绕击概率。
3.加强绝缘和采纳不平衡绝缘方式在雷电活动剧烈地段、大跨越高杆塔及进线段，应增加绝缘子片数。
由于这些地方落雷机会较多，塔顶电位高，感应过电压大，受绕击的概率也较大，通过适当增加绝缘子片数，增大导线和避雷线间的距离，达到加强绝缘的目的。
规程规定:全超群过40m的有地线杆塔，每增高10m应增加一片绝缘子。
线路防雷四原则和具体措施
线路防雷四原则和具体措施
线路防雷的四原则如下：
1. 保护导线不受或少受雷直击。
2. 雷击塔顶或避雷线时不使或少使绝缘发生闪络。
3. 当绝缘发生冲击闪络时，尽量减小由冲击闪络转变为稳定电力电弧的概率，从而减少雷击跳闸率次数。
4. 即使跳闸也不中断电力的供应。
具体措施如下：
1. 合理选择输电线路路径，避开易遭受雷击的地段，如雷暴走廊、潮湿盆地、土壤电阻率突变地带等。
2. 降低杆塔接地电阻、提高耦合系数、减小分流系数、加强高压输电线路绝缘等，以提高高压输电线路的耐雷水平。
3. 根据地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平，找出可能存在薄弱环节或缺陷，因地制宜地采取措施。
请注意，上述措施并不能保证线路完全不受雷击，雷电活动具有复杂性和随机性，因此应综合考虑各种因素，采取多种措施，以最大程度地减少雷击对线路的危害。
输电线路的防雷措施
5
• 避雷线的假设原则： 1）. 3~10kV线路防雷保护
• 不架设避雷线，为提高供电可靠性可投入自动重合闸。 • 在雷电特强烈地区可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（不平衡绝缘）。 • 对特殊用户应用环形供电或不同杆双回路供电，必要时
改为电缆供电。
7.采用不平衡绝缘方式：
针对同杆并架的线路， 按三角形布置，在上面的线 上加间隙或管型避雷器，对 其他线起到保护作用。
8、安装线路避雷器：
把避雷器并联在线路上， 当作用电压超过避雷器的 放电电压时，避雷器先放 电，限制了过电压的发展。
习题
7.1 说明避雷线在输电线路防雷保护中的作用。对有避雷 线的线路应采取什么措施来提高耐雷水平?
根据前面对雷电产生、发展的分析，在确 定不同电压等级的输电线路防雷保护方式时， 主要应从线路的重要程度、系统的运行方式、 输电线路经过地区雷电活动的强弱、地形地 貌的特点、土壤电阻率等条件，结合当地原 有线路的运行经验，根据技术经济比较的结 果，因地制宜、全面考虑。
输电线路防雷的措施（“四道防线”）：
2
输电线路防雷的措施“四道防线”的图 示
输电线路防雷的具体措施
• 架设避雷线 • 降低杆塔接地电阻 • 架设耦合地线 • 采用不平衡绝缘方式 • 装设自动重合闸 • 采用消弧线圈接地方式 • 加强绝缘 • 装设避雷器
4
1.架设避雷线
避雷线，处于导线的上方，架空的接地线。 避雷线的作用：
对导线有遮蔽作用，可避免雷直击导线。 对雷电流有分流作用，使塔顶电位下降； 对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时绝缘子串上电压；
（1）防止雷直击导线 沿线架设避雷线，有时还要装避雷针与其配合
输电线路的防雷措施
3.5.2 降低杆塔接地电阻
土壤电阻率低的地区，可利用自然接地电阻；
高土壤电阻率地区，可利用多根放射形接地体 或连续伸长接地体，配合降阻剂使用
3.5.3 架设耦合地线
增加避雷线与导线间的耦合以降低绝缘子串上的电 压； 增加对雷电流的分流作用
3.5.4 采用不平衡绝缘方式
两回路的绝缘子串的片有差异;
3.5.8 加强绝缘
冲击电压作用下木材绝缘材料性能较好，用木横担 来提高耐雷水平和降低建弧率（我国受条件限制很少 采用)
高杆塔时增加绝缘子片数 改用大爬距悬式绝缘子
增大塔头空气间隙
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雷击时绝缘子片数少的先闪络,闪络后的导线相当于 地线,增加了另一回路的耦合作用，提高了另一回路 的耐雷水平，使之不发生闪络，以保证不中断供电
3.5.5 装设自动重合闸
雷击造成的闪络大多数能在线路跳闸后自行恢复绝缘 性能，重合闸成功率较高 110kV线路成功率75%-95% 35kV及以下线路成功率50%-80%
3.5 输电线路的防雷措施
输电线路的防雷措施主要做好以下“四道防线”： 防止输电线路导线遭受直击雷； 防止输电线路受雷击后绝缘发生闪络； 防止雷击闪络后建立稳定的工频电弧； 防止工频电弧后引起中断电力供应。 确定输电线路防雷方式时，还应全面考虑线路综 合因素，因地制宜地采取合理的保护措施。
3.5.1 架设避雷线
作用： 防止雷直击于导线；
对雷电流有分流作用，使塔顶电位下降；
对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时绝缘子串上 电压； 对导线有屏蔽作用，可降低导线上感应电压
具体实施： 330kV及以上： 全线架设双避雷线，α在20度左右 500kV时α小于等于15度，甚至负保护角 220kV： 宜全线架设双避雷线，α在20左右 110kV： 一般全线架设避雷线，α取20到30度之间 35kV及以下： 一般不沿全线架设避雷线 原因：绝缘水平低，雷击时易反击； 一般中性点非有效接地，单相接地后果不 是很严重，可依靠消弧线圈和自动重合闸
输电线路的防雷措施
输电线路的防雷措施
1.架设避雷线使雷直接击在避雷线上，保护输电导线不受雷击。
减少流入杆塔的雷电流，对输电导线有耦合作用，抑制感应过电压。
2.增加绝缘子串的片数加强绝缘。
3.减低杆塔的接地电阻可快速将雷电流引泄入地。
4.装设管型避雷器或放电间隙以限制雷击形成过电压。
5.装设自动重合闸预防雷击造成的外绝缘闪络使断路器跳闸后的停电现象。
6.采用消弧圈接地方式。
7.架设耦合地线增加对雷电流的分流。
8.不同电压等级输电线路，避雷线的设置：
（1）500KV及以上送电线路，应全线装设双避雷线，且输电线路愈高，保护角愈小（有时小于20°）。
在山区高雷区，甚至可以采用负保护角。
（2）220～330KV线路，一般同样应全线装设双避雷线，一般杆塔上避雷线对导线的保护角为20～30°。
（3）110KV线路一般沿全线装设避雷线，在雷电特别强烈地区采用双避雷线。
在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不沿线架设避雷线，但杆塔仍应随基础接地。
高压输电线路的防雷保护_1
高压输电线路的防雷保护发布时间：2022-11-14T03:15:53.554Z 来源：《建筑实践》2022年第13期第41卷作者：钱林山[导读] 高压输电线的防雷工作越来越重要，钱林山37010419760131****摘要：高压输电线的防雷工作越来越重要，本文通过对高压输电线路防雷的薄弱环节进行了总结，总结了各电压等级输电线路的差别防雷措施，并对日常运行中的防雷设备进行了监测。
不同电压等级的输电线路差别化防雷，对于减少高压输电线路雷击事件的发生，保证高压输电线路的供电安全，都有一定的理论指导作用。
关键词：高压输电线路；防雷措施；研究1雷击对输电线路的危害及作用方式雷击对全球的高压输电线路产生了很大的冲击和损害，轻者会使绝缘子闪络，使输电线路单相接地或短路，从而使电力暂时中断；严重的话，会在电线上产生闪电，通过电线的传导，引起避雷器的爆炸，从而使主变压器的绝缘装置受到损坏，从而导致停电。
此外，在特定情况下，雷击可以使输电线路上的电流达到一定的强度，但它的电压值小于绝缘子串，只降低了绝缘子串的绝缘值，而不会引起闪络，但会降低输电线路的抗雷能力。
雷击对高压输电线路的危害主要是雷电激波引起的过电压，而对输电线路、杆塔、避雷线产生的过压主要有直击雷过电压和感应雷过电压，前者是因为雷电的直接作用在高压输电线路上，而感应雷击则是通过避雷线和导线对高压输电线路产生的。
2高压输电线路遭受雷击原因分析2.1地理及气候因素高压输电线路一般都建在荒无人烟的地方，而且地形也不一样，尤其是在南方，由于电线的位置比较高，或者附近有很多森林，所以在架设电缆时，需要的接地角度超过15度，很可能会引发雷击；由于南方多雨、多雨、多雨、多雨、易发生雷电的地区，经常会造成电力线路的损坏。
2.2线路设备要素高压线的施工主要由架设的铁塔基本建设、架设输电线和保护设备组成，而不同的结构形式又会影响到线路的雷电强度和雷电强度。
由于杆塔的高度越高，其接地保护角度也就越大，从而增加了被雷击的可能。
浅谈输电线路的防雷保护及措施
浅谈输电线路的防雷保护及措施摘要:本文介绍了输电线路防雷改造原则,阐述了输电线路防雷保护,提出了输电线路防雷的主要措施。
关键词:输电线路防雷保护措施随着电网规模的不断发展,雷击引起输电线路跳闸故障也逐年增多,严重影响线路设备安全运行,架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题。
因此,寻求更有效的线路防雷保护措施,一直是供电企业工作者关注的课题。
1、输电线路防雷改造原则(1)可控放电避雷针造价较避雷器低,保护效果好,维护工作量小。
但其保护范围有限,适用于档距小线路段。
可控放电避雷针对接地电阻的要求比较宽松,一般10欧姆以下即可,对于土壤电阻率高的地方,可以放宽到30欧姆。
(2)可控放电避雷针安装完成以后不需要定期维护,针对有的地区交通不便的实际情况具有重要意义,可以大大减轻巡视人员的工作量。
(3)根据运行经验,消雷器的防雷能力存在一定问题,故需对已加装消雷器的部分杆塔进行改造。
(4)避雷器虽造价较高,但保护效果好,杆塔、导线被雷击时,能迅速动作,适用于大档距线路段,能有效的弥补可控放电避雷针保护范围不足的盲点。
2、输电线路防雷保护(1)装设自动重合闸。
由于雷击造成的闪络多数能在跳闸后自行恢复绝缘性能,所以重合闸成功率较高。
重合闸装置作为线路防雷的一项重要措施,可有效地保证雷击跳闸后的供电可靠性。
(2)采用消弧线圈接地方式。
对于雷电活动强烈,接地电阻又难以降低的地区,可采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式,绝大多数的单相闪络着雷接地故障能被消弧线圈所消除。
而在两相或三相着雷时,雷击引起第一相导线闪络并不会造成跳闸,闪络后的导线相当于地线,增加了耦合作用,使未闪络相绝缘子串上的电压下降,从而提高了耐雷水平。
(3)加装氧化锌避雷器。
这种方法造价高,效果最好,可以防止各种过电压,但避雷器本身需要定期检查试验,运行成本较高,对于交通不便的地方不适宜,一般用于35kV线路。
(4)采用不平衡绝缘方式。
多雷区输电线路及变电站防雷保护
多雷区输电线路及变电站防雷保护随着城市化进程的加快，城市的用电负荷也在不断增加。
要满足城市用电需求，就需要铺设更多的输电线路和建设更多的变电站。
但是，输电线路和变电站在遭受雷击的风险也在不断增加，因此对于输电线路和变电站的防雷保护显得尤为重要。
一、防雷保护原理防雷保护的原理是在电气设备和系统上加装保护装置，将雷电流引开或吸收，以减小雷击对电气设备和系统的危害。
（一）选址防雷在多雷区的选址时，应当考虑将输电线路远离自然地形高峰、高层建筑、金属结构物等，以减少遭受雷击的风险。
（二）引雷保护在多雷区的输电线路上，需要设置引雷保护接地装置。
一般来说，环形接地网的效果最好，电阻应控制在10欧姆以内。
（三）绝缘保护在多雷区的输电线路上，还需要设置合适的绝缘保护装置。
绝缘保护的主要目的是防止雷电冲击对输电线路绝缘的破坏。
在多雷区的输电线路上，避雷针是一种常用的防雷保护措施。
主要是通过设置避雷针将雷电远离输电线路。
（五）接地保护在多雷区的输电线路上，需要设置有效的接地保护装置。
地网式接地或者钢塔式接地均可，需要按照规范要求完成设计和建设。
三、变电站的防雷保护变电站需要设置引雷保护。
雷保护的作用是将雷电流远离变电站。
具体的实施方式是设置合适的金属接地，保证接地电阻符合规范要求。
变电站也需要设置避雷针保护。
主要作用是在雷电天气时，将雷电远离变电站。
变电站需要设置有效的接地保护装置。
金属外壳的设备可以采取通过金属外壳与大地之间的电阻，将电荷释放到地球上的方式。
四、总结随着城市化进程的加快，输电线路和变电站的建设和使用将越来越广泛。
在多雷区，设计合理的防雷保护措施至关重要。
选址防雷、引雷保护、避雷针保护、绝缘保护、接地保护等都是防雷保护的重要手段。
在进行建设时，需要根据实际情况选择合适的防雷保护措施，达到保障设备和人员安全的目的。
第9章 输电线路的防雷保护
2. 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
若雷电流取为斜角波头，即 iL=at，可得雷击点的最高电
位：
uA
= iZ
⋅ Zb 2
= iL
Z0Zb 2Z0 + Zb
iL = at
UA
=
a×
l vb
×
Z0Zb 2Z0 + Zb
l
2. 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
由于避雷线与导线间的耦合作用，在导线上将产生耦合
输电线路防雷的原则和措施
做好输电线路的防雷工作，不仅可以提高输电线路 本身的供电可靠性，而且还可以使变电所安全运行。
输电线路的防雷保护
架空线路遭受雷击的可能性 10kV、35kV线路
主要是110kV、 220kV，部分 500kV线路
雷击线路附近地面 雷击塔顶及塔顶附近避雷线 雷击档距中央的避雷线 雷击导线
110kV、 220kV、 500kV线路
1、输电线路的感应雷过电压
感应过电压 当雷击线路附近大地时，由于电磁感应，在线路上的
导线会产生感应过电压。
1、输电线路的感应雷过电压
（一）、雷击线路附近大地时，线路上的感应过电压
主放电前 在雷云放电的起始阶段，存在着向大地发展的先导放
电过程，线路正处于雷云与先导通道的电场中，由于静电 感应，沿导线方向的电场强度分量Ex将导线两端与雷云异 号的正电荷吸引到靠近先导通道的一段导线上来成为束缚 电荷，导线上的负电荷则由于Ex的排斥作用而使其向两端 运动，经线路的泄露电导和系统的中性点而流入大地。
（二）、雷击线路杆塔时，导线上的感应过电压
雷击线路杆塔时，由于雷电通道所产生的电磁场迅速变 化，将在导线上感应出与雷电流极性相反的过电压，其计算问 题至今尚有争论，不同方法计算的结果差别很大，也缺乏实践 数据。目前，《规程》建议对一般高度（约40M以下）无避雷 线的线路，此感应过电压最大值可用下式计算
输电线路的防雷保护
§9-1 输电线路的感应雷过电压
一、雷击线路附近大地时，线路上的感应过电压 1.基本原理
感应雷过电压形 成示意图
（a）主放电前 （b）主放电后 hd-导线高度；
S-雷击点与导线 间的距离
1）主放电前
在雷云放电的起始阶段，存在着向大地发展的先导放 电过程，线路处于雷云与先导通道的电场中，由于静电 感应，沿导线方向的电场强度分量Ex将导线两端与雷云 异号的正电荷吸引到靠近先导通道的一段导线上来成为 束缚电荷，导线上的负电荷则由于Ex的排斥作用而使其 向两端运动，经线路的泄漏电导和系统的中性点而流入 大地。
4.5 E
0.75
14%
E为绝缘子串的平均运行电压梯度【KV（有效值）/m】
对中性点直接接地系统有：
E
u
c
3l j
当为铁横担时，其为线路额定电压 【KV（有效值）】 为绝缘子串闪络距离（m）
对中性点非直接接地系统有：E
u 2l
c j
对于中性点不接地系统，单相闪络不会引起跳 闸，只有当第二相导线再闪络后才会造成相间闪 络而跳闸，因此，式中应是线电压和相间绝缘长 度。 实践证明，当E≤6【KV（有效值）/m】时，建 弧率很小，可以近似地认为建弧率为0。 二、有避雷线线路雷击跳闸率的计算 1.雷击杆塔时的跳闸率
因先导通道发展速度不大，所以导线上电荷 的运动也很缓慢，由此而引起的导线中电流很 小，同时由于导线对地泄漏电导的存在，导线 电位将与远离雷云处的导线电位相同。
2）主放电后 当雷云对线路附近的地面放电时，先导通道中 的负电荷被迅速中和，先导通道所产生的电场迅 速降低，使导线上的束缚正电荷得到释放，沿导 线向两侧运动形成感应雷过电压，该感应电压称 为感应过电压的静电分量。 同时，雷电通道中的雷电流在通道周围空间 建立强大的磁场，此磁场的变化也将是导线感 应出很高的电压，该电压称为感应过电压的电 磁分量。
第七章 输电线路的防雷保护
4
2、雷击档距中央的避雷线 雷击避雷线最严重的情况是雷击点处于档距中央时，因为这时 从杆塔接地点反射回来的异号电压波抵达雷击点的时间最长，雷击 点上的过电压幅值最大。真正击中档距中央避雷线的概率只有10% 左右。 Z0 i/2 i/4 Zg A S B l Ri i/4 Zg ht Ri
it Lt Ri Ri Ri
A. 直击雷： 所谓直击雷，是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物 上，因电效应、热效应和机械力效应等造成建筑物等损坏以及人员 伤亡。一般防直击雷是通过外部避雷装置即：接闪器（避雷针、避 雷带、避雷网、避雷线）、引下线、接地装置构成完整的电气通路， 将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保 护建筑物本身免受直击雷的损毁，但雷电仍然会透过多种形式及途 径破坏电子设备。 B. 感应雷： 所谓感应雷，是指雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应 和电磁感应等现象称之为感应雷击。雷电在雷云之间或雷云对地的 放电时，会在附近的电源线路、信号线路、埋地管道、设备间连接 线和铁路钢轨等等导体上产生静电和电磁感应过电压，使串联在线 路中间或终端的电子设备遭到损害。
a——感应过电压系数
U i 25
2、导线上方有避雷线：
Ihc ( KV ) s
有避雷线时
U 'i U i ( 1 k0 ) ahc ( 1 k0 )( KV )
感应雷过电压的波形比直击雷的波形平缓。
Ihc ( KV ) s Ih U g 25 g ( KV ) s U i 25
平原线路
lg P
ht
86
3.9
山区线路
lg P
ht
86
3.35
雷击输电线路导致跳闸需要的条件： 1、雷电流超过线路的耐雷水平，引起线路绝缘发生冲击闪络。 2、冲击电弧转化为稳定的工频短路电弧，线路跳闸。
输电线路的防雷保护相关知识讲解
P
h
86
3.35
输电线路雷击跳闸率
n n1 n2
N (gP1 P P2 )
例题
四.输电线路的防雷措施
1.架设避雷线 作用：
防止雷直击于导线； 对雷电流有分流作用，使塔顶电位下降； 对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时绝缘子串 上电压； 对导线有屏蔽作用，可降低导线上感应电压
330kv及以上： 全线架设双避雷线 α在20度左 右
输电线路的防雷保护相 关知识讲解
衡量输电线路防雷性能的两个指标：
耐雷水平：雷击线路绝缘不发生闪络的最大 雷电流幅值
雷击跳闸率：每100km线路每年由雷击引起的 跳闸次数
一.输电线路的感应雷过电压
1.感应过电压的计算
(1).导线上方无避雷线
Ug
25
Ihd S
S:雷击点与线路的垂直距离
I:雷电流幅值
hd :导线悬挂的平均高度
(2).导线上方挂有避雷线
U
' gd
U
' gd
(1
k0
hb ) hd
(3).雷击线路杆塔时，导线上的感应过电压
无避雷线：
U gd hd
有避雷线：
U
' gd
hd (1 k0
hb hd
)
二.输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
1.雷击杆塔塔顶 雷电流的分布
等值电路图
流经杆塔的电流
雷击处避雷线与导线间的空气隙S上承受最大电压
US U A (1 k)
l Z0Zb (1 k) b 2Z0 Zb
不会出现击穿的经验公式
S 0.012l 1
3.雷绕过避雷线击于导线或直接击于导线 等值电路图
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常见类型：空载线路电容效应引起的电压升高；
a h 对山区地区： lg Pa 3.35 86 山区的绕击率为平原的3倍，或保护角增大80
减少绕击率：减小保护角，降低杆塔高度
2、雷击杆顶时的过电压 雷击杆顶的耐雷水平：
I
U 50% hd (1 K )[ ( Rch ) ] 2.6 2.6 Lgt
绕击率：雷电绕过避雷装置而击于被保护物体 的现象，规程推荐的保护范围是对应0.1%绕击 率而言
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？
2）在发电机电压母线上装设电容器，以限制侵入 波陡度，从而保护电机匝间绝缘及中性点绝缘，同 时降低了感应过电压。
3）进线段保护
电力系统内部过电压及其限制措施
内部过电压：由于断路器的操作或故障，使系统参数 发生变化，引起电磁能量的转化或传递，在系统中出 出过电压，这种过电压称为内部过电压。 一般持续时间在0.1S内的过电压称为操作过电压，持 续时间长的过电压则称为暂时过电压 。 能量来源：电网本身2、自耦变压器的防雷保护
考虑各种运行方式下：如高低绕组运行，中压开路，这时 中压侧套管与断路器之间装设一组避雷器。高压侧开路时， 中压侧来波，高压侧感应kU电压，这时高压侧套管与断路 器之间也应加装一组避雷器。
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。
如无避雷线，当雷击于变电所附近线路的导线上时， 沿线路入侵流经避雷器的雷电流可能超过5kA，且 陡度也可能超过允许值，因此在靠近变电所的一段 进线上，必须装设避雷线，称为进线段保护。
三、三绕组变压器和自耦变压器的雷闪过电压保护 １、三绕组变压器的保护 一般在低压绕组任一相的直接出口处加装一只避雷器
二、输电线路的直击雷过电压 1、雷直击导线时的过电压 作用于线路绝缘上的电压最大值Ug=100I。 用绝缘的50%冲击闪络电压U50%代替Ug，那么IL就能 代表引起绝缘闪络的雷电流幅值，通常称为线路在这 情况下的耐雷水平。：IL= U50%/100 绕击率：
a h lg Pa 3.9 对平原地区： 86
5.1电力系统工频过电压 什么叫工频过电压：指频率为工频或接近工频时，电压 升高可能在正常或故障时产生，幅值超过最大工作相电 压，持续时间的变化范围很大。 影响： 1）伴随着工频电压升高而同时发生的操作过电压却会达 到很高的幅值，所以工频电压升高将直接影响操作过电 压的幅值。
2）工频电压升高是决定保护电器工作条件的重要因素。
2、35kV线路防雷保护 一般不装设避雷线，进变电站（电站） 1~2km 设 置避雷线为进线段保护。采用小接地系统运行， 若线路长电容电流大则 经消弧线圈接地。装设自 动重合闸，环网供电。 3、110~500kV线路防雷保护 110kV线路一般沿全线架设避雷线，在雷电活动 特别强烈地区，宜架设双避雷线，其保护角取200； 在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微的地区， 可不全线架设避雷线，但应装设自动重合闸装置。
二、有避雷线时：
Ug1 Ug KUg Ug(1 K )
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。 三、雷击线路杆塔 Ugd=ahd a为感应过电压系数，kV/m，数值为IL/2.6
有避雷线时： Ugd1 ahd(1 K )
发电厂、变电所的防雷
发电厂、变电所的雷害事故来源： 一是雷击于发电厂、变电所的导线或设备。 防护措施是采用避雷针或避雷线 二是雷击线路后沿线路向发电厂、变电所传 来的雷电波。防护措施是装设氧化锌避雷器， 以限制流过避雷器的雷电流和限制入侵雷电 波的陡度。
一、直击雷保护
原则：所有的被保护设备均应处于避雷针的保护范 围之内，以免遭受雷击。当雷击避雷针时，雷电流 通过避雷针入地，使避雷针对地电位升高，此时应 防止避雷针至被保护设备发生反击。 二、变电所的进线保护
电机的绝缘裕度小：为了保护匝间绝缘，必须将入 侵波陡度限制在5kV/μS以下；60000kW以上的发电 机不允许与架空线直接要连。 作用电压类型：一是与电机相连的线路上的感应雷 过电压；二是雷直接击于与电机相连的架空线而引 起的过电压。
2、防雷措施
1）在每台发电机出线的母线处装设一组电站型氧 化锌避雷器，以限制侵入波幅值
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。
一、输电线路的感应雷击过电压
1、无避雷线时 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 Ug 25 S 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。
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
四、旋转电机的防雷保护
直接与架空线相连的旋转电机称为直配电机 1、旋转电机防雷保护的特点