高电压技术 电力系统防雷保护
电力系统防雷保护-高电压技术考点复习讲义和题库
考点5：电力系统防雷保护5.1 输电线路的感应雷过电压一、雷击线路附近大地时，线路上的感应雷过电压1、先导在导线轴线方向上的电场强度X E 将导线两端与雷云电荷异号的正电荷，吸引到最靠近先导通道的一段导线上，成为束缚电荷。
导线上的负电荷则被排斥而向两侧运动，经线路泄露电导和系统中性点进入大地。
导线上电流很小，忽略线路工作电压，导线电位仍保持的电位。
正束缚电荷产生的电场在导线高度处被电导中负电荷产生的电场所抵消。
2、主放电先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和，相应的电场被迅速减弱，使导线上正束缚电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播，形成的过电压称为感应过电压的静电分量。
与此同时，由于先导通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应称为感应过电压的电磁分量。
（1）当雷击点离开线路的距离s>65m 时，)(25d L KV Sh I u g ⨯⨯≈ 其中L I ：雷电流峰值（KA）；d h ：导线平均高度（m）；S：为雷击点离线路的距离。
感应过电压峰值一般最大可达300～400KV，这会引起35KV 及以下钢筋混凝土杆线路绝缘闪络。
（2）加避雷线由于屏蔽作用，感应过电压下降，导线上的感应过电压为)k 1(U U gd ,gd -=因此，避雷线离导线越近，耦合系数k 越大，U 感应越小。
二、雷击线路杆塔时，导线上的感应过电压无避雷线d ah =gd U有避雷线)1(U gd ,k ah d -=与直击雷相比，感应过电压的特点：1、极性与雷云电荷相反，一般为正极性。
2、在三相导线上同时出现，不会直接产生相间过电压。
3、 波形较缓和，波前几微秒到几十微秒，波长可达数百微秒。
5.2 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平一、雷击杆塔顶部1．塔顶电位塔顶电流i gt <雷电流L i ，即L i i β=gt 雷电流到达峰值时，塔顶电压有最大值6.2(ch L R U gt L td I +=β其中β为分流系数，设雷电流具有斜角波前，at i =，则t L R L L bib t ++=11β，t 取T/2，（T 1波前时间2.6us）2．导线电位和线路绝缘上的电位当塔顶电位为td U 时，在塔顶的避雷线也有同样的电位，导线上产生的耦合电压为td kU ，由于通道电磁场的作用，导线上有感应过电压)1(a k h d -, 此电压与塔顶电位极性相反，所以导线电位的幅值d U 为)1(a U U td k h k d d --=作用在线路绝缘上的总电压k)-)(1ah (U U U U d td j +=-=d td 对于斜角波前的雷电波6.2L 1LI I a T == )1)(6.26.2(ch L k h I d gt j L R U -++=ββ 3．耐雷水平的计算 耐雷水平：]6.2)6.2[)(1(ch %501d gt h k L R U I ++-=β提高耐雷水平：↓↑↓β,,R ch k ，加强线路绝缘。
高电压技术_7电力系统防雷保护
6
1 ~ 2km
A
F1
F2
(a )
F3
F1
F2
(b )
（10-3-1） 35kv 及以上变电所的进线保护接线
(a )未沿全线路架设避雷线的 35~110kv 线路的变电所的进线保护接线 (b )全线有避雷线的变电所的进线保护接线
7
二、图中各元件的名称和作用： 图中各元件的名称和作用： 1）进线段的作用 进线段的作用：进线段内防止雷击导线，进线段 进线段的作用 以外进雷时，由于进线段本身阻抗的作用，使流经 避雷器的雷电流受到限制，同时由于冲击电晕的影 响，将使入侵波陡度和幅值下降。 2）F3的作用 F 的作用：限制入侵波的幅值。 3）(管型避雷器)F2的作用 )F2 (管型避雷器)F 的作用：在雷季保护断路器和隔 离开关.断路器闭合运行时,入侵雷电波不应使其动 作。 )F1的作用 4）(阀式避雷器)F1的作用 (阀式避雷器)F1的作用：DL合闸状态时，保护一 切绝缘。
8
§7－3 变压器中性点保护 －
一、全绝缘
变压器中性点的绝缘水平与相线端是一样的。 1、35～60KV非有效接地系统中，变压器中性点一般不需 要保护装置。 2、对110KV且为单进线的变电所，宜在中性点上加设避 雷器。
二、分级绝缘
变压器中性点的绝缘水平比相线端低得多。 对于中性点接地系统中，有些不接地的变压器需要保护。
不平衡绝缘的原则是使两回路的绝缘子串片数有差异，这 样，雷击时绝缘串片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当 于地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，提高了另一回 路的耐雷水平以保证继续供电，一般两回路绝缘水平的差异 为 3 倍的相电压(峰值)。
3
五、架设自动重合闸
雷击造成的闪络大多能在跳闸后自行恢复绝缘性能。
高电压技术 雷电及防雷保护措施
三. 阀式避雷器
（2）主要特性参数 • 保护水平[Up(l)]：它表示避雷器上可能出现的最大冲击电
压的峰值。 • 保护比：它等于避雷器的残压与灭弧电压之比。保护比越
小，表明残压越低或灭弧电压越高，意指绝缘上受到的过 电压较小，而工频续流又能很快被切断，因而避雷器的保 护性能越好。
三. 阀式避雷器
二. 保护间隙和管式避雷器
• 保护间隙的优点：结构简单，价廉。
• 保护间隙的缺点
（1）可靠性差：间隙的熄弧能力差，往往不能熄灭工频续 流电弧，造成跳闸。
（2）保护配合困难：间隙为极不均匀电场，伏秒特性陡，
而设备的伏秒特性较平，因而不易配合。 u
间隙
（3）会产生截流现象，对设备的纵绝缘不利。
• 保护间隙的应用：不重要或单相接地不会造成
避雷器
一.避雷器基本知识
1.避雷器：避雷器是一种过电压限制器，它实质上是过电 压能量的吸收器，它与被保护设备并联运行，当作用电 压超过一定幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量， 限制过电压，保护电气设备。
2.分类：有间隙避雷器，无间隙避雷器
3.工频续流：避雷器放电时，强大的冲击电流泄人大地， 大电流过后，工频电流将沿原冲击电流的通道继续流过， 此电流称为工频续流。避雷器应能迅速切断续流，才能 保证电力系统的安全运行。
避雷器
4.有间隙避雷器的基本要求
（1）过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，这 需要由两者的伏秒特性的配合来保证；
（2）避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠地切断在第 一次过零时的工频续流，使系统恢复正常。
（3）过电压下其残压应小于被保护设备冲击绝缘强度。 • 以上所述要求对有间隙的避雷器都是适宜的，这类避雷器
技能培训专题-高电压技术-电力系统防雷保护
/(
2a v
)
lmax [Uw(i) UR ] /(2a)
8.2.2 发电厂及变电所的雷电侵入波防护
2.变电所的进线段保护 为使避雷器可靠的保护变压器必须限制：侵入波陡度；流
过避雷器的冲击电流幅值。 采用进线段保护可以达到上述目的：在靠近变电所的一段
线路上加装避雷线（对无避雷线的线路）或加强防雷保护 （对有避雷线的线路）。
电。
8.1.2 输电线路直击雷过电压
雷直击于线路的 三种情况： 雷击杆塔塔顶； 雷击避雷线档距 中间； 雷电绕击于导线。
8.1.2 输电线路直击雷过电压
1.雷击杆塔塔顶时的过电压和耐雷水平
8.1.2 输电线路直击雷过电压
假设雷电流为i，由于避雷线的分流作用，流经杆塔的电 流小于it小于雷电流i：it=βi, β为分流系数.
导线电位的计算
（1）耦合分量：避雷线电位与塔顶电位相同，在导线上产 生耦合分量kUtop，与雷电流同极性；
（2）感应分量：雷电流通道的电磁场作用，在导线上产生 感应分量αhc(1-khg/hc)，与雷电流反极性；
（3）导线电位幅值：
Uc
kUtop
ahc (1
k
hg hc
)
kUtop
ahc (1
k)
水平。
I1
(1
k )[
U50%
( Ri
Lt ) 2.6
hc ] 2.6
有避雷线
I1
Ri
U50% Lt
2.6
hc 2.6
无避雷线
小结：1、有避雷线的线路耐雷水平有所提高 2、提高耐雷水平的措施：加强线路绝缘（提高U50%）； 增大耦合系数；降低杆塔接地电阻；
8.1.2 输电线路直击雷过电压
电力系统高压电力装置的防雷技术
电力系统高压电力装置的防雷技术电力系统中的高压电力装置，如变电站、输电线路等，对于防雷技术有着非常高的要求。
由于电力系统中工作的电压较高，一旦遭到雷击，不仅会对设备造成严重损坏，还有可能引发火灾、爆炸等灾难性后果。
因此，进行有效的防雷措施对于电力系统的安全运行至关重要。
一、防雷原理电力系统中的高压设备，如变电站、输电线路等，通常采用了外放避雷器以及接地系统等措施来防止雷击的发生。
其原理是通过将雷电的能量引入地下而分散，并保护设备不受雷击。
具体而言，主要有以下几种原理：1.接地原理：将设备通过接地装置与大地相连，形成一个低阻抗通路，使得雷电能够从设备通过接地装置引入地下，从而降低设备受到雷击的概率。
2.避雷器原理：外放避雷器是采用线圈和金属氧化物等材料制成的装置，在雷击时能够迅速启动，将雷电的能量引入地下，从而保护设备不受雷击。
二、防雷装置的分类根据不同的安装位置和作用原理，对于高压电力装置的防雷技术，可以分为以下几类：1.进线避雷器：安装在变电站的电流进线处，用于保护变电站设备免受雷击。
进线避雷器通常安装在变压器的高压侧、低压侧以及中性点等位置。
其主要作用是将进入变电站的雷电能量引入地下。
2.出线避雷器：安装在变电站的电流出线处，用于保护电力系统的用户免受雷击。
出线避雷器通常安装在变电站的瓷瓶或者绝缘子上，起到将雷电引入地下的作用。
3.绝缘子串避雷器：安装在电力系统输电线路的绝缘子串上，用于保护输电线路不受雷击。
绝缘子串避雷器通常采用金属氧化物避雷器，具有响应速度快、保护性能好的特点。
4.避雷器接地系统：用于将避雷器与大地相连接，形成一个低阻抗通路，使得雷电能够顺利引入地下，保护设备免受雷击。
接地系统通常由接地网和接地装置组成，接地网是一种用于分散雷电能量的大面积铜排，而接地装置是一种用于引导雷电能量的金属波纹管。
三、防雷装置的设计与选型高压电力装置的防雷装置设计与选型，需要综合考虑多种因素，包括设备的电压等级、运行条件、周围环境以及预防雷击的要求等。
电力系统高压电力装置的防雷技术
电力系统高压电力装置的防雷技术一、引言随着电力系统的发展，高压电力装置在电力生产和传输中起着至关重要的作用。
然而，由于自然界中存在大量的雷电活动，高压电力装置常常成为雷击的目标。
雷击不仅会对电力系统造成直接的损坏，还会引发连锁反应，导致更大范围的停电和损失。
因此，为了保障电力系统的稳定运行，高压电力装置的防雷技术变得尤为重要。
二、高压电力装置的防雷原理高压电力装置的防雷主要是通过引导和分散雷电来保护设备和系统。
具体来说，它包括三个主要原理：接地原理、导引原理和降压原理。
1. 接地原理接地是高压电力装置防雷的基础。
通过良好的接地系统，将雷电及时引入大地并迅速分散，有效地保护了设备和系统免受雷击的侵害。
接地系统应具备低电阻、大面积、深埋等特点，以确保雷电能够快速导入地下。
2. 导引原理导引是指将雷电沿特定导体导入地下，以分散其能量和电荷。
导体通常采用金属材料，可以是电杆、避雷针、避雷网等。
导引系统的布置应根据设备和场地的特点进行合理规划，以确保雷电能够有效地被引导分散。
3. 降压原理降压是指通过合理的保护措施，降低雷电对设备和系统的冲击。
主要包括安装避雷器、隔离开关等，以抵御雷电的高电压冲击。
降压措施的选择应根据设备和系统的特点进行合理安排，以提高系统的耐雷能力。
三、高压电力装置的防雷技术措施为了保护高压电力装置免受雷击的侵害，可以采取以下技术措施：1. 合理规划和设计在设计高压电力装置时，应充分考虑雷电活动的影响，并在设备和系统的布置中合理规划雷电防护措施。
例如，将接地装置和避雷装置布置在高压设备周围，并采用合适的导电材料进行导引。
2. 选用合适的避雷装置避雷装置是防雷的关键设备，它能有效地降低雷电对设备和系统的影响。
在选择避雷装置时，应根据设备和系统的电压等级、雷电活动情况等因素进行合理选择。
3. 加强接地系统接地系统是高压电力装置防雷的基础，必须确保接地系统的可靠性和有效性。
首先，接地电阻应尽量小，通常应控制在几十欧姆以下；其次，接地系统应具备良好的导电性和导热性，以快速引导和分散雷电；最后，接地系统应经过合理的规划和设计，确保全面接地。
高电压技术-第08章 电力系统防雷保护
电磁分量较小，通常只考虑其静电压为 (无避雷线时，雷直击于导线, 规程)
Ug
=
25I
h d
配合 2)它的伏安特性应保证其残压低于被保护绝缘的冲
击电气强度 3)被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。
38
被保护绝缘与避雷器之间的电压差 ΔU ，对右图 中的接线图，经过波的多次折反射分析可知：
ΔU = 2a l v
被保护绝缘与避雷器间的电气距离l 越大、进波陡度 a或a′越大，电压差值 ΔU也就越大。
39
阀式避雷器动作以后有一个不大的电 压降，然后保持残压水平，由于被保护设 备与避雷器间有距离，致使电压波产生振 荡，波形接近冲击截波，因此对于变压器
类电力设备来说，往往采用2 μs截波冲击耐
压值作为他们的绝缘冲击耐压水平。
40
绝缘冲击耐压水平应满足： U w (i) ≥ U is + Δ U
Uis 阀式避雷器的残压
=
I(βRi
+
β
Lt 2.6
+
hc )(1−k) 2.6
a为雷电流波前陡度，取其平均陡度
18
耐雷水平
35kV: 20-30kA 110kV: 40-75kA 220kV: 75-110kA 330kV: 100-150kA 500kV: 125-175kA
19
雷击避雷线最严重的情况是雷击点处于档距中央 时。真正击中档距中央避雷线的概率只有10%左右。20
12
雷击塔顶时的过电压
高电压技术-防雷接地保护
8.3 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。
本节内容：
8.3.1 输电线路的防雷保护
8.3.2 发电厂和变电所的防雷保护
8.3.1 输电线路的防雷保护
在整个电力系统的防雷中，输电线路的防雷问 题最为突出。这是因为输电线路绵延数千里、地处 旷野、又往往是周边地面上最为高耸的物体，因此 极易遭受雷击。
UA i
Z0 Z g 2Z 0 Z g
式中 Z g —避雷线的波阻抗
图8-23 雷击避雷线档距中央 1—避雷线 2—导线
（3）雷电绕击于导线时的耐雷水平
装设避雷线的线路仍然有雷绕过避雷线而击于导线的可能 性，虽然绕击的概率很小，但一旦出现此情况，则往往会引起 线路绝缘子的闪络。雷电绕击线路的电气几何模型如图8-24所 示。
主要保护措施： （1）架设避雷线 （2）降低杆塔接地电阻
（3）架设耦合地线 （4）采用不平衡绝缘方式 （5）采用中性点非有效接地方式
（6）装设避雷器 （7）加强绝缘 （8）装设自动重合闸
8.3.2 发电厂和变电所的防雷保护
发电厂和变电所是电力系统的枢纽，设备相对集 中，一旦发生雷害事故，往往导致发电机、变压器等 重要电气设备的损坏，更换和修复困难，并造成大面 积停电，严重影响国民经济和人民生活。因此，发电 厂和变电所的防雷保护要求十分可靠。
4. 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。
电力系统高压电力装置的防雷技术
电力系统高压电力装置的防雷技术一、前言在电力系统中，高压电力装置是非常重要的组成部分，其作用是将电压从变电站或发电厂传递到负载终端。
然而，由于高压电力装置所在地区通常是暴风雨、雷雨等极端天气的易发区，因此需要采取一系列的防雷技术，保证高压电力装置的安全稳定运行。
本文将介绍电力系统中常用的高压电力装置防雷技术及其原理。
二、主要防雷技术及原理1. 物理接地技术物理接地技术是最基本的地埋式防雷技术。
将设备的金属外壳和导线用导体连接到地下，以减小设备受到雷击时的冲击。
物理接地技术的原理是通过将设备的金属外壳和导线与地面相连，避免了设备内部的电荷积累，将雷电通过地面形成的电场进行接地，从而减小电容、电感等物理量的影响，并降低设备遭受雷击的可能性。
2. 屏蔽技术屏蔽技术是采用导电材料将电器设备或元件包围起来，从而达到隔离外界电场的目的。
屏蔽技术在高压电力装置中的应用主要包括两种形式：2.1 电缆屏蔽高压电缆屏蔽是将金属网覆盖状的导体材料（包括金属箔、金属丝网）覆盖在电缆绝缘外表面上，以减小电缆受到雷击的可能性。
电缆屏蔽的原理是通过屏蔽层将绝缘材料与机身内部隔绝，避免电缆绕组中因电磁感应产生的涡流和所谓的电缆指标根因。
屏蔽层与地面连接亦可支持屏蔽作用。
2.2 电磁屏蔽型变压器电磁屏蔽型变压器是采用磁屏蔽、电屏蔽或四盒式电磁屏蔽的技术，将电力装置与外部环境隔离，以减小电力装置受到雷击的可能性。
电磁屏蔽型变压器的原理是通过将内部的高压和低压部分分开隔离，各部分通过磁屏蔽、电屏蔽和四盒式电磁屏蔽完成隔离。
磁屏蔽通过非垂直向的磁场生成的磁通量来避免隔间间隔区域内产生涡流，电屏蔽则通过金属外壳和防雷标准来进行隔离。
3. 避雷采取避雷是一种通过建立雷电防护装置来保护高压电力装置不受雷击的防雷技术。
常用的避雷装置有特高压电气避雷针和雷电监测系统。
特高压电气避雷针是将针状的导体设置在高压电力装置的一定高度处，它可以通过自身火花放电来引导雷电，保护设备不受雷击。
高电压技术--雷电及防雷保护装置
高电压技术--雷电及防雷保护装置
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➢非线性阀片电阻 ✓组成：阀片电阻由金刚砂和结合剂在300～500℃烧结而成； ✓特性：非线性电阻，在流过小电流时电阻大，流过很大电 流时电阻小，使其在电流很大情况下具有很好的限压作用； ✓伏安特性：
UCi
：非线性系数，普通阀片的为0.2左右。
阀片的伏安特性 i1—工频续流 u1—工频电压 i2—雷电流 u2—避雷器残压
面或突出接地物体形成向上的迎面先导（迎面流注）→迎
面先导与下行先导相遇→主放电阶段
特点：强烈的电荷中和过程、雷鸣、闪电
✓主放电时间：50～100us
✓放电发展速度：50～100m/us
✓电流：数十至数百千安
3.余辉阶段
主放电完成之后，云中剩余电荷沿导电通道开始流向
大地，该阶段成为余辉（或余光）阶段。
第1节 雷电过程与雷电参数
主要内容：
➢雷电放电过程 ➢雷电参数
✓雷暴日、雷暴小时、地面落雷密度 ✓雷电流 ✓雷道波阻抗
高电压技术--雷电及防雷保护装置
1
一、雷电放电过程（云—地）
雷电是一种气体放电现象，是一种超长间隙的火花放 电，雷云是电极。 ➢条件：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。 ➢过程：先导—主放电—余辉（余光）
12
（4）雷道波阻抗（Z0） 雷电通道在主放电时如同导体，使雷电流在其中流动同
普通分布参数导线一样，具有某一等值波阻抗，称为雷道波 阻抗。
主放电过程可视为一个电流沿着波阻抗为Z0的雷道投射 到雷击点的波过程。
u0 i0Z0
我国有关规程建议取Z0为300欧姆左右。
高电压技术--雷电及防雷保护装置
高电压技术输电线路的防雷保护
10.1 输电线路防雷的原则和措施 10.2 线路感应雷过电压 10.3 输电线路的直击雷过电压 10.4 输电线路雷击跳闸率的计算
10.1 输电线路防雷的原则和措施
直击雷过电压
雷击 塔顶
雷击档距中央 的避雷线
雷击 导线
雷击线路 附近地面
感应雷过电压
输电线路防雷的任务： 采用技术上与经济上的合理措施，使系统雷害降低到运行 部门能够接受的程度，保证系统安全可靠运行。
地面落雷密度γ为 0.07，如果取每年40个雷暴日作为标准 值，每年l00km输电线路受到的雷击次数（次/ (100km· 40雷 电日)）为：
N 0.28(4hd b)
反击跳闸率n1（次/ 100km· 40雷电日 ）
n1 0.28(4hd b) g p1
雷击次数 击杆率 建弧率 雷电流幅值 大于雷击塔 顶的耐雷水 平 I1 的概率
输电线耐雷水平：
U 50% I 100
平原线路：lg pa
h
86
此时，避雷线只起到降低 绕击率的作用：
3.90
山区线路： lg pa
h
86
3.35
2. 雷击塔顶时的过电压及耐雷水平
塔顶电位：
ugt g iRch Lgt g
di g I ( Rch Lgt / 2.6) dt
例10-1 某 220kV 线路，假定杆塔冲击接地电阻 Rch = 7Ω，绝缘 串由 13 片 X-7组成。其正极性冲击放电电压 U50% 为 1410kV， 负极性冲击放电电压 U50% 为 1560kV。架设双避雷线，避雷线 弧垂为 7m ，导线弧垂为 12m ，避雷线半径为 5.5mm 。求该线 路的耐雷水平及雷电跳闸率。 解：1．计算几何参数 （l）避雷线与导线的平均高度
高电压技术13、发变电所防雷技术
220kV变电所保护接线
500kV变电所保护接线
变电所侵入波的保护接线
四、旋转电机的防雷保护
发电机、电动机、调相机 直配电机大气过电压包括 与电机相连的架空线上的感应过电压 雷直击与电机相连的架空线上 旋转电机的防雷保护特点： 冲击绝缘强度在相同电压等级的电器设备中最低（固体绝缘、容易老化） 保护旋转电机的磁吹避雷器的保护水平与电机的绝缘水平之间的绝缘配合裕度很小 匝间绝缘要求将侵入波陡度限制到很低(<5kV/s)
2、避雷针的安装方式
一般110kV及以上变电所，允许装配电构架避雷针，配电构架需装设辅助接地装置，与地网的连接处距变压器接地与地网连接处的距离不小于15m。土壤电阻率>500Ωm 时,需独立架设避雷针。 变压器门型构架上不的加装避雷针。 35kV及以下变电所需独立加设避雷器，并达到不反击的要求。
（1）
02
限制避雷器残压
限制入侵波陡度
减小变压器距避雷器的电气距离 由变电站进线段保护完成
01
03
02
确保变压器安全的主要措施
三、变电所的侵入波过电压防护
1、35kV及以上变电所进线段保护 一定长度的导线可以起到下列作用： 其自身阻抗作用可限制雷电流的幅值 导线上冲击电晕作用可以降低入侵波陡度
F3 的作用：限制入侵雷电波幅值 F2的作用：隔离开关或断路器断开时防止入侵波在此发生全反射造成对地闪络。断路器壁和运行时，管型避雷器在避雷器的保护范围内，不动作，避免截断波的产生。
tp 为避雷器放电时刻
2、避雷器与被保护设备有 一定距离L2时的过电压
入侵波 at (到B点时t=0)在变压器入口处T发生全反射: 1)、当T点的反射波到达B点之前 UB(t) = at 2)、当T点的反射波到达B后和避雷器动作之前 3)、避雷器动作时刻 t = tp
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二、输电线路雷害发展过程及防雷途径 1、雷害发展过程
雷电 放电
雷电 过电 压
线路 绝缘 冲击 闪络
稳定 工频 电弧
断路 器跳 闸
供电 中断
避雷 线
提高 耐雷 水平
降低 建弧 率
自动 重合 闸
8.1 输电线路的防雷保护
2、防雷途径（措施） （1）防止雷直击导线：避雷线；避雷线与避雷针配合；电
缆线路。 （2）防止雷击造成的绝缘闪络：降低杆塔接地电阻；加强
8.1.3 输电线路雷击跳闸率
1.雷击杆塔跳闸率： n1 2.8h g g P1
hg—避雷线对地平均高度；g—击杆率；η—建弧率； P1—雷电流幅值超过I1的概率。
地形 平原 山区
避雷线根数 0
1／2 －
1
2
1／4 1／6 1／3 1／4
8.1.3 输电线路雷击跳闸率
2.绕击跳闸率： n2 2.8hgP P2
8.1 输电线路的防雷保护
一、输电线路耐雷性能指标 1、每100公里线路年落雷次数
N
100
B 1000
Td
b
4h 10
Td
[次／100公里 年］
上式中：γ－－地面落雷密度
Td－－雷暴日数 b-－两根避雷线间的距离
h-－避雷线的平均对地高度
8.1 输电线路的防雷保护
2、耐雷水平：雷击线路时，绝缘上不会发生闪络的最大雷 电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值。
（3）导线电位幅值：
Uc
kUtop
ahc (1
k
hg hc
)
kUtop
ahc (1
k)
8.1.2 输电线路直击雷过电压
绝缘子串上的电压：塔顶电位与导线电位之差。
uli utop uc utop kutop hc (1 k ) (utop hc )(1 k )
幅值
Uli
I (Ri
雷击点的电压最大值：
UA
i 4
Zg
t
4
Zg
l
v 4
Zg
4
l v
Zg
导线空气绝缘上的最大电压：
al U AB U A (1 k) 4v Zg (1 k)
8.1.2 输电线路直击雷过电压
3.雷电绕击导线时的过电压 绕击率
1gPa
a ht 86
3.9
1gPa
a ht 86
3.35
平原地区线路 山区线路
线路绝缘。 （3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧：增加绝缘子
片数；中性点非有效接地；消弧线圈接地。 （4）防止线路中断供电：自动重合闸；双回线、环网供
电。
8.1.2 输电线路直击雷过电压
雷直击于线路的 三种情况： 雷击杆塔塔顶； 雷击避雷线档距 中间； 雷电绕击于导线。
8.1.2 输电线路直击雷过电压
hg—避雷线对地平均高度；Pα—绕击率；η—建弧率； P2—雷电流幅值超过I2的概率。
8.1.3 输电线路雷击跳闸率
3.线路雷击跳闸率
n n1 n2 2.8hg(gP1 P P2 )
8.2 发电厂和变电所的防雷保护
发电厂及变电所的防雷要求比输电线路高。 发电厂和变电所的雷害： （1）雷电直击发电厂及变电所：采用避雷针或避雷线进行
a—保护角；ht—杆塔高度
8.1.2 输电线路直击雷过电压
绕击时的过电压及耐雷水平
8.1.2 输电线路直击雷过电压
计及电晕的影响时，Z＝400 Ω ，Z0≈200 Ω，则雷击点的
电压为：
UA
I 2
Z 2
100I
绕击时的耐雷水平：当雷击点电压大于U50％时，发生闪络。
I2
U50% 100
无避雷线
小结：1、有避雷线的线路耐雷水平有所提高 2、提高耐雷水平的措施：加强线路绝缘（提高U50%）； 增大耦合系数；降低杆塔接地电阻；
8.1.2 输电线路直击雷过电压
2.雷击档距中央避雷线时的过电压
8.1.2 输电线路直击雷过电压
8.1.2 输电线路直击雷过电压
雷电通道波阻抗Z0与两侧避雷线波阻抗并联值Zg/2近似相 等，则每侧避雷线上的电流波为i/4。
8.1 输电线路的防雷保护
3、雷击跳闸率：折算为100km、40雷暴日、线路每年因雷 击所引起的跳闸次数。
建弧率：由冲击闪络转变为稳定工频电弧的概率称为建弧 率。
E Un (中性点有效接地系统） 3l1
E
Un 2l1＋l2
(中性点非有效接地系统）
l1—绝缘子串的长度 l2—木横担线路的线间距离
8.1 输电线路的防雷保护
独立式避雷针
（1）被保护物最高处A点（高 度为h）的电位
uA
L0h
di dt
iRi
（2）接地装置的B点电位
uB iRi
8.2.1 发电厂和变电所的直击雷防护
（3）场强与电压的关系：UA=E1d1 UB=E2d2 （4）空气与土壤中的击穿场强分别为：E1≈500kV/m
E2 ≈ 300kV/m (5)代入解方程可得：
d1 d2
0.2Ri 0.3Ri
0.1h
Lt 2.6
hc )(1 2.6
k)
8.1.2 输电线路直击雷过电压
耐雷水平：当绝缘子串上的电压Uli大于U50%时，绝缘子串 将发生闪络，与之对应的雷电流幅值Ⅰ为雷击杆塔的耐雷
水平。
I1
(1
k )[
U50%
( Ri
Lt ) 2.6
hc ] 2.6
有避雷线
I1
Ri
U50% Lt
2.6
hc 2.6
防护。 （2）雷电波沿输电线路侵入发电厂和变电所：采用避雷器
进行防护。
8.2.1 发电厂和变电所的直击雷防护
避雷针装设设计应考虑两点：
（1）应使所有设备额和建筑物处于保护范围内。 （2）被保护设备与避雷针之间有一定距离，以防发生反击。 避雷针装设方式：独立式和构架式。
8.2.1 发电厂和变电所的直击雷防护
I 2.6
代入上式得: Utop
I (Ri
Lt ) 2.6
无避雷线时:
1，Utop
I (Ri
Lt ) 2.6
小结:由于避雷线的分流 作用塔顶电位降低
8.1.2 输电线路直击雷过电压
导线电位的计算
（1）耦合分量：避雷线电位与塔顶电位相同，在导线上产 生耦合分量kUtop，与雷电流同极性；
（2）感应分量：雷电流通道的电磁场作用，在导线上产生 感应分量αhc(1-khg/hc)，与雷电流反极性；
1.雷击杆塔塔顶时的过电压和耐雷水平
8.1.2 输电线路直击雷过电压
假设雷电流为i，由于避雷线的分流作用，流经杆塔的电 流小于it小于雷电流i：it=βi, β为分流系数.
8.1.2 输电线路直击雷过电压
塔顶电位
utop
Riit
Lt
dit dt
(Rii Lt
di ) dt
以 di dt