输电线路的防雷保护
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
输电线路防雷措施
输电线路防雷措施在输电线路遭受雷击时，雷电会对输电线路造成过电压冲击，破坏输电线路的绝缘层使其出现闪络或产生涉漏电弧的现象，严重时可能会导致输电线路发生相间短路或者对地短路的故障，进而导致事故跳闸，如果不能在受到雷击的输电线路进行有效的处理措施，则会导致电力系统的供电中断，影响人们的日常生产和生活。
输电线路的防雷措施有：（1）避雷线（架空地线）：沿全线装设避雷线是目前为止110KV及其以上架空线最重要和最有效的防雷措施。
35KV及以下一般不全线架设避雷器，因为其绝缘水平较低，即使增加绝缘水平仍很难防止直击雷，可以靠增加绝缘水平使线路在短时间故障情况运行，主要靠消弧线圈和自动重合闸装置。
（2）降低杆塔接地电阻：这是提高线路耐雷水平和减少反击概率的主要措施，措施有采用多根放射状水平接地体、降阻模块等。
反击是当雷电击到避雷针时，雷电流经过接地装置通入大地。
若接地装置的接地电阻过大，它通过雷电流时电位将升的很高，作用在线路或设备的绝缘体，可使绝缘发生击穿。
接地导体由于地电位升高可以反过来向带电导体放电的这种现象叫“雷电反击”。
（3）加强线路的绝缘：如增加绝缘子的片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气距离。
在实施上有很大的难度，一般为提高线路的耐雷水平，均优先采用降低杆塔接地电阻的方法。
（4）耦合地线：在导线的下方加装一条耦合地线，具有一定的分流作用和增大导地线之间的耦合系数，可提高线路的耐雷水平和降低雷击跳闸率。
（5）消弧线圈：能使雷电过电压所引起的单相对地冲击闪络不转变为稳定的工频电弧，即大大减少建弧率和断路器的跳闸次数。
（6）避雷器：不作密集安装，仅用作线路上雷电过电压特别大或绝缘薄弱的防雷保护。
能免除线路的冲击闪络，使建弧率降为零。
（7）不平和绝缘：为了避免线路落雷时双回路同事闪络跳闸而造成的完全停电的严重局面，当采用通常的防雷措施都不能满足要求时，在雷击线路时绝缘水平较低的线路首先跳闸，保护了其他线路。
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
返回
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
8 电力系统防雷保护
（1）塔顶电位的计算utop 当有避雷线时：
utop
Riit
Lt
dit dt
(Rii Lt
di ) dt
I
( Ri
Lt ) 2.6
当无避雷线时：
utop
I (Ri
Lt ) 2.6
由上面的分析可知，由于避雷线的分流作用，降低
了雷击塔顶时塔顶的电位。
由我国雷电流概率曲线查得P2=71.7% （3）线路的雷击跳闸率为
n=2.8hg(gP1+PaP2)η =2.8×24.5(1/6×8.4%×0.144%×71.7%)×0.8
=0.82次/（100km·40雷暴日）
20
七.输电线路的防雷措施 1.架设避雷线
避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷措施，我 国规定： 330kV及以上应全线架设双避雷线； 220kV宜全线架设双避雷线； 110kV一般全线架设避雷线，但在少雷区或者雷电活动轻 微地区可不全线架设避雷线； 35kV及以下线路一般不沿全线架设避雷线； 现代超高压、特高压或高杆塔，皆采用双避雷线； 杆塔上两根避雷线间的距离不应超过导线与避雷线间垂直 距离的5倍； 避雷线可采用小间隙对地绝缘，以降低正常工作时避雷线 中电流引起的附加损耗，同时可以将避雷线兼作通信用。21
uli utop uc utop kutop ahc (1 k)
(utop
ahc )(1
k)
I (Ri
Lt 2.6
hc )(1 2.6
k)
11
uli
I (Ri
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。
第九章输电线路的防雷保护
第九章输电线路的防雷保护本章要求：输电线路的感应过电压：雷击大地和雷击杆塔时导线上感应过电压的计算输电线路上的直击雷过电压和耐雷水平建弧率及雷击跳闸率的计算。
输电线路防雷措施及作用分析由于输电线路长度大，分布面广，地处旷野，易受到雷击。
输电线路上出现的大气过电压有两种：一种是雷击于输电线路引起的，称为直击雷过电压；（1）雷直击导线，无避雷线的线路最易发生，但即使有避雷线，雷电仍可能绕过避雷线的保护范围而击于导线（绕击）。
（2）雷击杆塔或避雷线强大的雷电流通过杆塔及接地电阻，使杆塔和避雷线的电位突然升高，杆塔与导线的电位差超过线路绝缘子闪络电压时绝缘子发生闪络，导线上出现很高的电压。
这种杆塔电位升高，反过来对导线放电，称为反击。
另一种是雷击线路附近地面而引起的，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压。
（3）雷击输电线路附近大地雷击导线水平距离65m以外的大地时，由于空间电磁场的急剧变化，在导线上感应出的过电压，称为感应雷过电压。
感应雷过电压的危害：（3-1）引起线路跳闸，影响正常供电由于过电压引起绝缘子闪络，导线对地短路，雷电过电压持续时间短（几十μs），继电保护装置来不及动作，但工频续流沿放电通道继续放电，在形成稳定燃烧的电弧后，则继电保护装置将使断路器跳闸，影响正常送电（3-2）雷电波侵入变电站导线上形成的雷电过电压波，最终将侵入变电站，经复杂的折反射后，在电气设备上出现很高的过电压，危及设备绝缘，造成事故。
输电线路防雷性能的优劣主要由耐雷水平及雷击跳闸率来衡量。
耐雷水平：雷击线路时线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流的幅值，单位为KA。
线路的耐雷水平越高，线路绝缘发生冲击闪络的机会就越小。
雷击跳闸率：每100km线路每年有雷击所引起的跳闸次数。
是衡量线路防雷性能的综合指标。
线路防雷问题是一个综合的技术经济问题，在确定线路的具体防雷措施时，应根据线路的电压等级、负荷性质、系统运行方式、雷电活动的强弱、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件，特别要结合当地原有线路的运行经验通过技术经济比较来确定。
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
5 输电线路的防雷保护
三、雷击线路杆塔时导线上的感应雷过电压
当S≤65m时，可认为将因线路的引雷作用而击中线路（避雷 线或导线）或杆塔。 对一般杆塔高度小于40m以下的线路，在无避雷线时，导线 上雷电感应过电压的幅值
U ic hc
α= I /2.6
有避雷线时，由于避雷线的屏蔽效应，考虑耦合系数k，
U ic hc (1 k
hg hc
)
U li U top U c U top
hg kU top hc (1 k ) hc
二、雷击导线时的过电压
绕击：雷绕过避雷线而击于导线
i0 Z 0 id Z0 Zc / 2
Zc Z0Zc u d id i0 2 2Z 0 Z c
横担波阻抗计算 主支架波阻抗计算 支架波阻抗计算
Z Ak
2hk 60 ln rAk
Z Tk 60(ln
2 2hk 2), k 1,2,3 rek
Z Lk 9Z Tk
1 1 2 rek 21 / 8 (rTk/ 3 rB2 / 3 )1 / 4 ( RTk/ 3 R B / 3 ) 3 / 4
U 50% L h (1 k ) ( Ri t ) c 2.6 2.6
若ht≈ha、且hg≈hc
I1
I1
雷绕击导线时的耐雷水平
I2 U 50% 100
220kV以下
雷击档距中央避雷线
三、雷击跳闸率
求得输电线路的耐雷水平后，根据雷电流的概率分布， 求出雷电流超过输电线路的耐雷水平的概率，即雷击 闪络的概率，再乘以建弧率，可以求出输电线路雷击 跳闸的概率。雷击跳闸的概率乘以输电线路的落雷次 数即为输电线路的雷击跳闸率。 雷击杆塔塔顶时的雷击跳闸率
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。
ch3.输电线路的防雷保护
— 输电线路的防雷保护
输电线路的防雷保护
输电线路防雷的原则和措施 线路感应雷过电压 输电线路的直击雷过电压 输电线路雷电跳闸率的计算
-2-
输电线路防雷的意义
•输电线路遭受雷击的机会较多
输电线路是电力系统的大动脉，它将巨大的电能输送到四面八方。漫长的输 电线路穿过平原、山区，跨越江河湖泊，遇到的地理条件和气象条件各不相 同，所以遭受雷击的机会较多。 •输电线路遭受雷击的危害
中性点非直接接地系统 第一相 雷击 闪络 雷击 第一相 闪络
输电线路的直击雷过电压
第一相对第二相反击的情况
雷击塔顶，第一相绝缘闪络后，可以认为该相导线具有塔顶的电位。由于第一 相导线与第二相导线的耦合作用，使两相导线电压差为：
U ' j (1 K c )U j I ( Rch Lgt / 2.6 hd / 2.6)(1 K c )
U 50% 100 84.5 7 692 U 50% 6.92kA 耐雷水平 I 100
直击雷的耐雷水平很低，故采用避雷针来大大减少雷直击于导线的情况是 很重要的措施。 -18-
输电线路的直击雷过电压
闪络判据
-19-
输电线路的直击雷过电压
(2)雷击塔顶的过电压及耐雷水平 当雷击线路杆塔顶端时，雷电流I将流经杆塔及其接地 电阻Rch流入大地。设杆塔的电感为Lgt ，雷电流为斜角 平顶波，且工程计算取波头为2.6μs，则α = I / 2.6。根据 右图的等值电路可求出塔顶电位为： 等值电阻
dI U IRch Lgt I ( Rch Lgt / 2.6) dt
式中
Rch：杆塔的冲击电阻，Ω； Lgt：极Fra bibliotek的等值电感，H。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
输电线路的防雷保护
摘要：在我国输电线路由于防雷与接地措施不到位，引发的输电线路跳闸的情
况时有发生，对电网安全稳定运行造成重大影响，给地区经济社会的稳定发展带
来了不利，因此，加强输电线路的防雷接地的研究是非常必要的。
本文分析了雷
电对输电线路的影响，总结探讨了输电线路的防雷接地常见措施。
关键词：输电线路；防雷；接地
引言：
随着我国经济社会的快速发展，电力企业按照十三五期间要求，贯彻落实“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念，全球能源互联网互通互联，逐步建成网架坚强、安全高效、绿色低碳、友好互动的现代化大电网的实际要求，输电线路
规模的越来越大。
然而，在室外架设的输电线路很容易受到自然环境的影响。
其中，雷电是影响输电线路的安全运行重要因素之一。
因此，加强输电线路防雷接
地措施的落实，是保证电网持续、可靠供电的重要环节。
1 雷电对输电线路的危害
雷电对输电线路的危害主要表现在以下几方面：一是，输电线路中由于雷电
自身的高热效应带来的危害。
雷电遇到输电线路时，由于高热效应的原因，被电
流击中的部位会产生高热能，有可能会使线路燃烧或者融化；二是电磁场的危害。
由于雷电形成时会有电磁效应，当雷电击中线路时，雷击部位在电磁效应下形成
电磁场，从而使电流量瞬间增大，有可能使线路高温燃烧。
三是，雷电所发出的
电波危害。
电波也是雷电附带的一种现象，它经常会干扰防雷装置的正常工作，
使其无法有效发挥防雷功能，变为放电器反击输电线路。
四是，雷电产生的过电
压的危害。
输电线路上出现的大气过电压有两种：一种是雷击于输电线路引起的，称为直击雷过电压；另一种是雷击线路附近地面而引起的，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压。
雷电仍可能绕过避雷线的保护范围而击于导线（绕击）；雷击杆塔或避雷线强大的雷电流通过杆塔及接地电阻，使杆塔和避雷线的电位突
然升高，杆塔与导线的电位差超过线路绝缘子闪络电压时绝缘子发生闪络，导线
上出现很高的电压。
称由于过电压引起绝缘子闪络，导线对地短路，雷电过电压
持续时间短（几十μs），继电保护装置来不及动作，但工频续流沿放电通道继续
放电，在形成稳定燃烧的电弧后，则继电保护装置将使断路器跳闸。
导线上形成
的雷电过电压波，最终将侵入变电站，经复杂的折反射后，在电气设备上出现很
高的过电压，危及设备绝缘，造成事故。
输电线路防雷性能的优劣主要由耐雷水
平及雷击跳闸率来衡量。
2 输电线路的防雷接地措施
2.1 提升绝缘性能
由于地理条件的差异，在一些地区，塔杆之间的跨度较大，这在无形当中就
加大了塔杆落雷的机会。
在雷击时，电位高电压大，受绕击的概率大。
在高塔杆
上增加绝缘子串，加强线路的绝缘可以有效地进行防护。
通常采用并联间隙绝缘子，在雷击闪络时绝缘子和电弧的表面最好不要直接接触，防止操作过电压超过
了保护间隙的承受范围而产生事故。
使用并联间隙绝缘子，能够使并联间隙先放电，将雷电导入地面，绝缘子串和线路都不会受到损坏。
此外，可以直接使用肉
眼观测并联间隙绝缘子，这样维护起来也比较便利。
此外，也可以使用差异绝缘法，在同一个塔杆上面的三相绝缘性能是不同的，最下面的绝缘子比上面的多，
这样，在出现了雷击时，导线的绝缘体会最先穿透，雷电会沿着塔杆进入到地面，
能够防止出现双相闪络现象。
2.2架设避雷针
架设避雷针是架空线路防雷电中非常重要的手段，可以有效将导线的耦合作
用屏蔽，防止雷电沿着塔杆流经整个线路而出现过大电流；此外，安装避雷针还
可以防止架空线路中出现电压过高现象，避雷针有着经济实用的优点，有效降低
雷电击中概率，要安装设计时，要将杆塔提升到适当高度，还要充分考虑线路和
避雷针的间距。
在输电线路中，安装负角保护针可以起到很好的屏蔽作用，负角
保护针是是侧向安装在杆塔顶部导线上方的，多用于山坡、山顶等地区的杆塔上。
将雷击放电作用于地面上，可以缩短临界击距，有效降低雷电绕击区出现的概率，很好的保护输电线路。
2.3安装避雷器
线路避雷器分为有串联间隙避雷器和无间隙避雷器两种。
常态下无间隙避雷器能够吸收
线路上各种过电压，当出现故障时，需要人工摘除母线接地，这时就需要和串联脱离器系统
配套使用，这样就可以使母线和避雷器自动脱离。
有串联间隙避雷器不存在上述问题，维护
成本较小，雷击导线时放电间隙动作，一般需要克服因摆动造成的间隙距离变化。
避雷器主要安装于易遭受雷击的线路段以及相应配电设备，在安装时要注意在雷击事故
的多发线路段、配电线路的分支处杆塔上必须安装避雷器。
此外相应的配电设备例如柱上开关、刀闸、配电变压器上也要安装。
架空绝缘线路与电缆线路转换处、T接线路处等也要安
装专门避雷器。
2.4搭设避雷线
架空送输电线路落雷时，可能打在导线上，也可能打在杆塔上。
导线遇到雷击时，导线
上产生达几百万伏“过电压”，绝缘子将“闪络”，从而使线路跳闸，甚至造成停电事故。
避雷
线可以遮住导线，使雷尽量落在避雷线本身上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接
地装置，使雷电流流入大地。
雷击杆塔或避雷线时，在杆塔和导线间的电压超过绝缘子串的
抗电强度时，绝缘子串也将闪络，而造成雷击事故。
通常用降低杆塔接地电阻的办法，来减
少这类事故。
2.5安装重合闸装置
输电线路不仅要安装防雷保护装置，同时安装自动重合闸装置，因为输电线路80%以上
的故障都是瞬时性的，当雷击线路时，绝缘子发生闪络就会造成跳闸，所以自动重合闸装置
可以有效降低雷击事故，为此，可以在架空线路上安装自动重合闸装置，将瞬间的雷电故障
解除，增强了线路的稳定性与安全性。
2.6使用过电压保护器
过电压保护器能够有效的完善架空线路中其他防雷措施的不足，提高10kV配电线路的
防雷水平。
过电压保护器在过零之前的较长一段时间内，尖顶波电流的幅值较小，不会对架
空导线带来损害，能够避免工频续流高温而导致的架空导线熔断甚至跳闸的现象。
当前过电
压保护器的技术已经基本成熟，可以投入使用。
2.7降低杆塔接地电阻
降低杆塔冲击接地电阻能降低雷击杆塔塔顶时的电位，雷击避雷线时对雷电流有很好的
释放通道，减少反击，提高线路耐雷水平。
一般做法为：增加接地极的埋深及数量，换用电
阻率较低的土壤，并且在接地极附近增加降阻剂。
土壤电阻率高的地区，可采用多根放射形
接地体或连续伸长接地体以及垂直接地电极等措施。
结束语：
综上所述，雷击问题造成的输电线路的跳闸事件严重影响了电力系统的安全稳定运行。
虽然雷击对输电线路的影响是无法完全杜绝的，高效的防雷接地技术可有效地降低雷电事故率，在输电线路设计和运维工作过程中，要根据不同地理环境条件、电压等级、负荷特点、
运行方式、天气情况和设备差异，特别要结合输电线路运维经验，通过具体分析比较采取有
效的防雷与接地手段，线路防雷问题是一个综合的技术经济问题，必要的时候要综合采取多
种防雷措施。
参考文献：
[1]詹其彪，刘渊.220kV高压输电线路防雷接地技术分析[J].电子制作，2014（08）.
[2]胡树彬，梁伟放.基于架空输电线路的防雷措施探讨[J].中国新技术新产品，2015（01）.
[3]陆树桂.浅谈架空输电线路的防雷措施探讨[J].科技创新与应用，2014（33）.。