5-輸電線路的防雷保護

1、電電 力力 系系 統(tǒng)統(tǒng) 過過 電電 壓壓任課教師：趙任課教師：趙 彤彤山東大學電氣工程學院山東大學電氣工程學院第五章第五章 輸電線路的防雷保護輸電線路的防雷保護輸電線路的防雷保護輸電線路的防雷保護大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，無論是高壓或超高壓的輸電大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，無論是高壓或超高壓的輸電線路，雷害故障占線路故障的線路，雷害故障占線路故障的40%70%，尤其是在，尤其是在多雷、土壤電阻率高、地形復雜的地區(qū)，雷擊輸電線多雷、土壤電阻率高、地形復雜的地區(qū)，雷擊輸電線路而引起的事故率更高，因此必須十分重視輸電線路路而引起的事故率更高，因此必須十分重視輸電線路的雷電過電壓及其保護問題。的雷電過電壓及其保護問題。

2、雷擊線路可能引起兩種破壞：雷擊線路可能引起兩種破壞：雷電過電壓造成線雷電過電壓造成線路發(fā)生短路接地故障，路發(fā)生短路接地故障，實際上雷擊是引起線路跳閘停實際上雷擊是引起線路跳閘停電事故的主要原因；電事故的主要原因；雷擊線路形成的雷電過電壓波，雷擊線路形成的雷電過電壓波，沿線路傳播侵入變電所，沿線路傳播侵入變電所，危害變電站電氣設備的安全危害變電站電氣設備的安全運行。運行。輸電線路的防雷保護輸電線路的防雷保護輸電線路防雷性能的重要指標是輸電線路防雷性能的重要指標是耐雷水平耐雷水平和和雷擊雷擊跳閘率跳閘率。耐雷水平是指雷擊輸電線路時，線路絕緣不發(fā)生耐雷水平是指雷擊輸電線路時，線路絕緣不發(fā)生沖擊閃絡的

3、最大雷電流幅值沖擊閃絡的最大雷電流幅值，單位為，單位為kA。耐雷水平是。耐雷水平是表征輸電線路耐受雷電流強弱能力的參數(shù)。表征輸電線路耐受雷電流強弱能力的參數(shù)。雷擊跳閘率是標準雷暴日數(shù)為雷擊跳閘率是標準雷暴日數(shù)為40時，每時，每100km長長的線路每年因雷擊引起的跳閘次數(shù)的線路每年因雷擊引起的跳閘次數(shù)，單位為次，單位為次/(百公百公里里年年)。雷擊跳閘率是表征輸電線路遭受雷擊造成損。雷擊跳閘率是表征輸電線路遭受雷擊造成損失的一個參數(shù)。失的一個參數(shù)。輸電線路防雷保護的目的，就是依據(jù)有關規(guī)程規(guī)輸電線路防雷保護的目的，就是依據(jù)有關規(guī)程規(guī)定使耐雷水平值達到要求，盡量降低輸電線路的雷擊定使耐雷水平值達到要

4、求，盡量降低輸電線路的雷擊跳閘率。跳閘率。雷擊輸電線路時，可能擊中塔桿頂部、避雷線或?qū)Ь€，產(chǎn)雷擊輸電線路時，可能擊中塔桿頂部、避雷線或?qū)Ь€，產(chǎn)生生直擊雷過電壓直擊雷過電壓，危及電氣設備的安全。當雷擊輸電線路附近，危及電氣設備的安全。當雷擊輸電線路附近地面時，由于雷電流產(chǎn)生的強烈電磁脈沖，也會在輸電線路上地面時，由于雷電流產(chǎn)生的強烈電磁脈沖，也會在輸電線路上產(chǎn)生有危害的產(chǎn)生有危害的感應雷過電壓感應雷過電壓。電力系統(tǒng)輸電線路的防雷保護，通常是在輸電線路雷電過電力系統(tǒng)輸電線路的防雷保護，通常是在輸電線路雷電過電壓分析計算的基礎上，并根據(jù)輸電線路的實際運行經(jīng)驗、雷電壓分析計算的基礎上，并根據(jù)輸電線路的

5、實際運行經(jīng)驗、雷電活動等氣象條件、土壤電阻率的高低和地形地貌等環(huán)境條件，電活動等氣象條件、土壤電阻率的高低和地形地貌等環(huán)境條件，通過技術經(jīng)濟比較來確定輸電線路的雷電防護措施。通過技術經(jīng)濟比較來確定輸電線路的雷電防護措施。雷擊輸電線路雷擊輸電線路雷擊輸電線路附近地面雷擊輸電線路附近地面輸電線路的防雷保護輸電線路的防雷保護 輸電線路的感應雷過電壓輸電線路的感應雷過電壓 輸電線路的直擊雷過電壓輸電線路的直擊雷過電壓 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率 輸電線路的防雷措施輸電線路的防雷措施輸電線路的防雷保護輸電線路的防雷保護感應雷過電壓的形成感應雷過電壓的形成設雷云帶負電荷，

6、在主放電開始之前，雷云中的負電荷設雷云帶負電荷，在主放電開始之前，雷云中的負電荷沿先導通路向地面運動，線路處于雷云和先導通道形成的電沿先導通路向地面運動，線路處于雷云和先導通道形成的電場中。由于靜電效應，在最靠近負先導通道的一段導線上聚場中。由于靜電效應，在最靠近負先導通道的一段導線上聚集了異號的正電荷，稱為集了異號的正電荷，稱為束縛電荷束縛電荷。導線上的負電荷被排斥。導線上的負電荷被排斥到導線兩端遠處。由于先導發(fā)展的速度很慢，導致線路上束到導線兩端遠處。由于先導發(fā)展的速度很慢，導致線路上束縛電荷的聚集過程也比較緩慢，因而導線上由此而形成的電縛電荷的聚集過程也比較緩慢，因而導線上由此而形成的電

7、流很小，可以忽略不計，而導線將通過系統(tǒng)的中性點或泄漏流很小，可以忽略不計，而導線將通過系統(tǒng)的中性點或泄漏電阻保持其零電位。電阻保持其零電位。如果先導通道電場使導線各點獲得的如果先導通道電場使導線各點獲得的電位為電位為-U0(x)，則導線上的束縛電荷電，則導線上的束縛電荷電場必定使導線獲得電位為場必定使導線獲得電位為+U0(x)，即二，即二者在數(shù)值上相等，符號相反，也即各者在數(shù)值上相等，符號相反，也即各點上均有點上均有U0(x)疊加，使導線在先導疊加，使導線在先導階段時處處電位為零。階段時處處電位為零。感應雷過電壓的形成感應雷過電壓的形成雷擊地面主放電開始后，先導通道中的負電荷被迅速中雷擊地面主

8、放電開始后，先導通道中的負電荷被迅速中和，導線上的束縛電荷轉變成自由電荷沿導線向兩側運動，和，導線上的束縛電荷轉變成自由電荷沿導線向兩側運動，電荷運動形成的電流電荷運動形成的電流 i 與導線的波阻抗與導線的波阻抗Z的乘積是感應過電壓的乘積是感應過電壓流動波流動波u=iZ=Z，其中，其中為先導通道中的線電荷密度，為先導通道中的線電荷密度，為電為電荷運動的速度。這種由于先導通道中的電荷所產(chǎn)生的靜電場荷運動的速度。這種由于先導通道中的電荷所產(chǎn)生的靜電場突然消失而引起的感應電壓，稱為突然消失而引起的感應電壓，稱為感應過電壓的靜電分量。感應過電壓的靜電分量。如果先導通道中的電荷是全部瞬時被中如果先導通道

9、中的電荷是全部瞬時被中和的，則導線上的束縛電荷將全部瞬時和的，則導線上的束縛電荷將全部瞬時變?yōu)樽杂呻姾?，此時導線出現(xiàn)的電位僅變?yōu)樽杂呻姾?，此時導線出現(xiàn)的電位僅由這些剛解放的束縛電荷決定，顯然等由這些剛解放的束縛電荷決定，顯然等于于+U0(x)，這是靜電感應過電壓的極限。，這是靜電感應過電壓的極限。實際上，主放電的速度有限，所以導線實際上，主放電的速度有限，所以導線上束縛電荷的釋放是逐步的，因而靜電上束縛電荷的釋放是逐步的，因而靜電感應過電壓將比感應過電壓將比+U0(x)小。小。感應雷過電壓的形成感應雷過電壓的形成主放電通道中的雷電流在通道周圍空間產(chǎn)生了強大的磁主放電通道中的雷電流在通道周圍空間

10、產(chǎn)生了強大的磁場，該磁場交鏈導線與大地的回路，也將使導線上感應出電場，該磁場交鏈導線與大地的回路，也將使導線上感應出電壓。這種由于主放電通道中雷電流所產(chǎn)生的磁場變化而引起壓。這種由于主放電通道中雷電流所產(chǎn)生的磁場變化而引起的感應電壓，稱為的感應電壓，稱為感應過電壓的電磁分量感應過電壓的電磁分量。由于主放電通道。由于主放電通道與導線幾乎互相垂直，所以互感不大，即電磁感應較弱，因與導線幾乎互相垂直，所以互感不大，即電磁感應較弱，因此電磁分量不大，約為靜電分量的此電磁分量不大，約為靜電分量的1/5。兩種分量出現(xiàn)的最大。兩種分量出現(xiàn)的最大值時刻也不同，所以在對總的感應過電壓幅值的構成上，靜值時刻也不同

11、，所以在對總的感應過電壓幅值的構成上，靜電分量起主要作用。電分量起主要作用。感應雷過電壓的極性與雷電流極性相反，并且感應雷過感應雷過電壓的極性與雷電流極性相反，并且感應雷過電壓的靜電分量和電磁分量都是由同一主放電過程產(chǎn)生的電電壓的靜電分量和電磁分量都是由同一主放電過程產(chǎn)生的電磁場突變引起的，感應雷過電壓中靜電分量起主導作用。磁場突變引起的，感應雷過電壓中靜電分量起主導作用。雷擊線路附近地面時導線上的感應過電壓雷擊線路附近地面時導線上的感應過電壓 雷電流幅值越大，則雷電先導通道中電荷密度雷電流幅值越大，則雷電先導通道中電荷密度 越大，先越大，先導階段產(chǎn)生的電場強度越大，導線上產(chǎn)生的束縛電荷亦越導

12、階段產(chǎn)生的電場強度越大，導線上產(chǎn)生的束縛電荷亦越多，感應電壓越高；另外，雷電流幅值越大，主放電速度多，感應電壓越高；另外，雷電流幅值越大，主放電速度越快，則束縛電荷變成自由電荷也越快，形成的流動電流越快，則束縛電荷變成自由電荷也越快，形成的流動電流波也越大，所以波也越大，所以感應過電壓的大小與雷電流幅值感應過電壓的大小與雷電流幅值I 成正比；成正比； 導線懸掛高度越高，其對地電容越小，當導線上的束縛電導線懸掛高度越高，其對地電容越小，當導線上的束縛電荷一定時，感應電壓則越高，所以荷一定時，感應電壓則越高，所以感應過電壓的大小與導感應過電壓的大小與導線懸掛的平均高度線懸掛的平均高度h成正比；成正

13、比； 雷擊點距離導線越遠，導線感應的電場強度越弱，導線上雷擊點距離導線越遠，導線感應的電場強度越弱，導線上感應的束縛電荷越小，故感應電壓越低，所以感應的束縛電荷越小，故感應電壓越低，所以感應雷過電感應雷過電壓的大小與雷擊點距導線的距離成反比。壓的大小與雷擊點距導線的距離成反比。雷擊線路附近地面時導線上的感應過電壓雷擊線路附近地面時導線上的感應過電壓根據(jù)理論分析和實驗結果，當雷擊點離導線的距離根據(jù)理論分析和實驗結果，當雷擊點離導線的距離S65m，I100kA 時，導線上感應雷過電壓幅值時，導線上感應雷過電壓幅值Ui可計算為：可計算為：SIhUc25i式中式中 I 雷電流幅值，雷電流幅值，kA；

14、hc 導線懸掛的平均高度，導線懸掛的平均高度，m； S 雷擊點與導線的水平距離，雷擊點與導線的水平距離，m。由于雷擊地面時雷擊點的自然接地電阻較大，雷電流幅由于雷擊地面時雷擊點的自然接地電阻較大，雷電流幅值一般不超過值一般不超過100kA，所以可按，所以可按 I=100kA 估算線路上可能出估算線路上可能出現(xiàn)的最大感應雷過電壓。根據(jù)對這種過電壓的實測證明，現(xiàn)的最大感應雷過電壓。根據(jù)對這種過電壓的實測證明，感感應雷過電壓幅值一般不超過應雷過電壓幅值一般不超過300400kV。雷擊線路附近地面時導線上的感應過電壓雷擊線路附近地面時導線上的感應過電壓感應雷過電壓對感應雷過電壓對35kV及以下輸電線路

15、，可能造成絕緣閃及以下輸電線路，可能造成絕緣閃絡，而對于絡，而對于110kV及以上線路，由于線路的絕緣水平較高，及以上線路，由于線路的絕緣水平較高，一般不會引起閃絡。感應雷過電壓在三相導線中存在，三相一般不會引起閃絡。感應雷過電壓在三相導線中存在，三相導線上感應過電壓在數(shù)值上的差別僅僅是導線高度的不同而導線上感應過電壓在數(shù)值上的差別僅僅是導線高度的不同而引起的，故相間電位差很小，所以引起的，故相間電位差很小，所以感應過電壓不會引起架空感應過電壓不會引起架空線路的相間絕緣閃絡。線路的相間絕緣閃絡。如果導線上方架設有避雷線，發(fā)生雷擊導線附近大地時，如果導線上方架設有避雷線，發(fā)生雷擊導線附近大地時，

16、由于避雷線的屏蔽作用，導線上的感應電荷會減少，從而導由于避雷線的屏蔽作用，導線上的感應電荷會減少，從而導線上的感應過電壓將會下降。線上的感應過電壓將會下降。雷擊線路附近地面時導線上的感應過電壓雷擊線路附近地面時導線上的感應過電壓設導線和避雷線的對地平均高度分別為設導線和避雷線的對地平均高度分別為hc和和hg，假設避雷線不，假設避雷線不接地，則導線上和避雷線上的感應過電壓分別為接地，則導線上和避雷線上的感應過電壓分別為Uic和和Uig：SIhUc25ci實際上避雷線是通過桿塔接地的，其電位為零，這就相實際上避雷線是通過桿塔接地的，其電位為零，這就相當于在避雷線上疊加了一個與雷電感應電位大小相等極

17、性相當于在避雷線上疊加了一個與雷電感應電位大小相等極性相反的電位反的電位-Uig，而該電位將在導線上產(chǎn)生耦合電位，而該電位將在導線上產(chǎn)生耦合電位k(-Uig)，其，其中中k為避雷線與導線間的耦合系數(shù)。導線上的感應過電壓幅值為避雷線與導線間的耦合系數(shù)。導線上的感應過電壓幅值應為兩者的疊加，即導線上實際的感應過電壓為應為兩者的疊加，即導線上實際的感應過電壓為cii25UhhSIhUcggg)1 ()1 (ciciicicikUhhkUkUUUcgg避雷線的存在使導線上的感應雷過電壓下降為無避雷線時避雷線的存在使導線上的感應雷過電壓下降為無避雷線時的的(1-k)倍，耦合系數(shù)倍，耦合系數(shù)k通常在通常在

18、0.20.3之間。之間。雷擊線路桿塔時導線上的感應過電壓雷擊線路桿塔時導線上的感應過電壓當當S65m時，可認為將因線路的引雷作用而擊中線路時，可認為將因線路的引雷作用而擊中線路(避避雷線或?qū)Ь€雷線或?qū)Ь€)或桿塔。雷擊線路桿塔時，由于主放電通道所產(chǎn)或桿塔。雷擊線路桿塔時，由于主放電通道所產(chǎn)生的磁場的迅速變化，將在導線上感應出與雷電流極性相反生的磁場的迅速變化，將在導線上感應出與雷電流極性相反的過電壓，其形成機理與雷擊地面的情況相似，但引起的過的過電壓，其形成機理與雷擊地面的情況相似，但引起的過電壓計算問題至今尚有爭論。對一般桿塔高度小于電壓計算問題至今尚有爭論。對一般桿塔高度小于40m的線路，的

19、線路，在無避雷線時，我國有關規(guī)程推薦導線上感應雷過電壓的幅在無避雷線時，我國有關規(guī)程推薦導線上感應雷過電壓的幅值可采用下式計算：值可采用下式計算：)1 ()1 (cikhhhkhUccgc有避雷線時，由于避雷線的屏蔽效應，考慮耦合系數(shù)有避雷線時，由于避雷線的屏蔽效應，考慮耦合系數(shù)k，導線上的感應雷過電壓應為導線上的感應雷過電壓應為chUci式中式中 感應過電壓系數(shù)，感應過電壓系數(shù)，kV/m。 等于以等于以kA/s計的雷電流平均波前陡度，即計的雷電流平均波前陡度，即6 . 2/I 輸電線路的感應雷過電壓輸電線路的感應雷過電壓 輸電線路的直擊雷過電壓輸電線路的直擊雷過電壓 輸電線路的耐雷水平與雷擊

20、跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率 輸電線路的防雷措施輸電線路的防雷措施輸電線路的防雷保護輸電線路的防雷保護 輸電線路的直擊雷過電壓輸電線路的直擊雷過電壓架空線路長度大，暴露在曠野，易受雷擊。我架空線路長度大，暴露在曠野，易受雷擊。我國國110kV及以上的輸電線路一般全線架設避雷線，及以上的輸電線路一般全線架設避雷線，而而35kV及以下線路一般不全線架設避雷線。下面以及以下線路一般不全線架設避雷線。下面以有避雷線線路為例，分析輸電線路的直擊雷過電壓。有避雷線線路為例，分析輸電線路的直擊雷過電壓。雷擊輸電線路時，可能擊中桿塔頂部、避雷線雷擊輸電線路時，可能擊中桿塔頂部、避雷線或?qū)Ь€，由于擊中點

21、不同，雷電流流通的通道也不或?qū)Ь€，由于擊中點不同，雷電流流通的通道也不同，產(chǎn)生的過電壓也隨著變化。同，產(chǎn)生的過電壓也隨著變化。雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓輸電線路桿塔塔頂和架設于塔頂?shù)谋芾拙€位于輸電線路輸電線路桿塔塔頂和架設于塔頂?shù)谋芾拙€位于輸電線路的最上端，是最容易遭受雷擊的部分，架設避雷線的目的也的最上端，是最容易遭受雷擊的部分，架設避雷線的目的也是為保護下方的導線不受直接雷擊。桿塔是接地的，正常工是為保護下方的導線不受直接雷擊。桿塔是接地的，正常工作時，塔頂電位為零，雷擊塔頂后，引起塔頂電位升高，則作時，塔頂電位為零，雷擊塔頂后，引起塔頂電位升高，

22、則懸掛導線的絕緣子兩端電位差會升高，可能導致絕緣子閃絡。懸掛導線的絕緣子兩端電位差會升高，可能導致絕緣子閃絡。雷擊線路桿塔塔頂或附近避雷線時，雷電流絕大部分通雷擊線路桿塔塔頂或附近避雷線時，雷電流絕大部分通過塔頂入地，還有一部分經(jīng)過避雷線由相鄰桿塔入地。過塔頂入地，還有一部分經(jīng)過避雷線由相鄰桿塔入地。iit經(jīng)桿塔入地的電流經(jīng)桿塔入地的電流 it 流過桿流過桿塔后經(jīng)桿塔底部的接地體入塔后經(jīng)桿塔底部的接地體入地。令經(jīng)桿塔入地的電流地。令經(jīng)桿塔入地的電流 it 與雷擊桿塔的總雷電流與雷擊桿塔的總雷電流 i 的的比值為分流系數(shù)，即比值為分流系數(shù)，即:雷擊塔頂示意圖雷擊塔頂示意圖等值電路等值電路雷擊桿塔

23、塔頂或附近避雷線時的過電壓雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓 塔頂電位塔頂電位tiLiRtiLiRutitttitopdddd設雷電流波頭為斜角波，其陡度為設雷電流波頭為斜角波，其陡度為I/2.6，則此時的塔頂，則此時的塔頂電位可由下式計算電位可由下式計算將將 di/dt=I/2.6代入，可得塔頂電位的幅值為：代入，可得塔頂電位的幅值為：6 . 2titopLRIU式中式中 I 雷電流幅值，雷電流幅值，kA； Ri 桿塔沖擊接地電阻，桿塔沖擊接地電阻，； Lt 桿塔電感，桿塔電感，H。雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓 塔頂電位塔頂電位對于一般高度的桿塔，分流

24、系數(shù)對于一般高度的桿塔，分流系數(shù) 可由桿塔電感可由桿塔電感Lt 與桿與桿塔的接地電阻塔的接地電阻Ri串聯(lián)后再并聯(lián)避雷線的電感串聯(lián)后再并聯(lián)避雷線的電感Lg 進行計算。進行計算。線路桿塔的分流系數(shù)線路桿塔的分流系數(shù)桿塔的等值電感的平均值桿塔的等值電感的平均值桿塔的接地電阻與埋設的接地裝置和土壤條件有關，桿塔的接地電阻與埋設的接地裝置和土壤條件有關，可通過實際測量獲得?？赏ㄟ^實際測量獲得。雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓 導線電位導線電位cgcchhkhkuU1top在分析雷電過電壓時，對在分析雷電過電壓時，對220kV及以下線路可忽略導線及以下線路可忽略導線上的

25、工作電壓。雷擊塔頂后，塔頂電位升高為上的工作電壓。雷擊塔頂后，塔頂電位升高為utop，由于避，由于避雷線與塔頂相連，避雷線也具有與塔頂相等的電位雷線與塔頂相連，避雷線也具有與塔頂相等的電位utop 。由。由于避雷線與導線之間耦合作用，在導線上將產(chǎn)生于避雷線與導線之間耦合作用，在導線上將產(chǎn)生耦合電位耦合電位kutop ，該電位分量與雷電流極性相同。，該電位分量與雷電流極性相同。另一方面在發(fā)生雷擊桿塔主放電時，導線上還存在另一方面在發(fā)生雷擊桿塔主放電時，導線上還存在感感應電位應電位 hc(1-k)，該電位分量與雷電流極性相反。耦合電位，該電位分量與雷電流極性相反。耦合電位和感應電位共同組成導線上總

26、的電位值為和感應電位共同組成導線上總的電位值為式中式中 k 避雷線與導線間的耦合系數(shù)。避雷線與導線間的耦合系數(shù)。雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓 導線電位導線電位雷擊時，地線上的電位較高，將出現(xiàn)電暈，耦合系數(shù)雷擊時，地線上的電位較高，將出現(xiàn)電暈，耦合系數(shù)將變大為原來的將變大為原來的k1倍，即倍，即k=k1k0，其中，其中k0為導線間的幾何耦為導線間的幾何耦合系數(shù)，合系數(shù)，k1為考慮電暈效應的修正系數(shù)。為考慮電暈效應的修正系數(shù)。耦合系數(shù)的電暈修正系數(shù)耦合系數(shù)的電暈修正系數(shù)k1雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓雷擊桿塔塔頂或附近避雷線時的過電壓 線路絕緣上承受的

27、電壓線路絕緣上承受的電壓6 . 216 . 2)1 ()1 (16 . 26 . 26 . 21toptoptopljccgticgctiticgcchhhkLkRkIhhkhILRIkLRIhhkhkuUUUU不考慮塔頂與絕緣子懸掛點的電位差，線路絕緣兩端不考慮塔頂與絕緣子懸掛點的電位差，線路絕緣兩端電壓電壓Ulj等于塔頂電位減去導線電位為：等于塔頂電位減去導線電位為：如果作用于絕緣子串上的電壓超過其如果作用于絕緣子串上的電壓超過其50%沖擊放電電沖擊放電電壓，絕緣子串會發(fā)生塔桿對導線放電導致的閃絡，這也稱為壓，絕緣子串會發(fā)生塔桿對導線放電導致的閃絡，這也稱為反擊反擊。雷繞擊導線時的過電壓雷

28、繞擊導線時的過電壓輸電線路裝設避雷線就是利用避雷線的屏蔽作用，保護輸電線路裝設避雷線就是利用避雷線的屏蔽作用，保護導線不遭受雷擊。但也可能發(fā)生雷電屏蔽失效，即雷繞過避導線不遭受雷擊。但也可能發(fā)生雷電屏蔽失效，即雷繞過避雷線而擊于導線，成為繞擊。雖然繞擊的概率較低，但其危雷線而擊于導線，成為繞擊。雖然繞擊的概率較低，但其危害較大，一旦發(fā)生繞擊，往往會引起線路絕緣子串的閃絡。害較大，一旦發(fā)生繞擊，往往會引起線路絕緣子串的閃絡。雷繞擊導線的示意圖雷繞擊導線的示意圖等值電路等值電路雷繞擊導線時的過電壓雷繞擊導線時的過電壓由等值電路，可求得流經(jīng)雷擊點由等值電路，可求得流經(jīng)雷擊點d的電流為的電流為2/00

29、0cdZZZii式中式中 I 雷電流幅值，雷電流幅值，kA； Zc 導線波阻抗，導線波阻抗，； Z0 雷電通道波阻抗，雷電通道波阻抗，。導線上的電壓為導線上的電壓為cccddZZZZiZiu00022當雷電流達到幅值時，導線上的電壓最大，其幅值為當雷電流達到幅值時，導線上的電壓最大，其幅值為ccdZZZZIU002雷繞擊導線時的過電壓雷繞擊導線時的過電壓我國規(guī)程建議取我國規(guī)程建議取Zc 2Z0，此時有，此時有id=i0/2，按雷電流定義：，按雷電流定義：雷擊于小接地阻抗時的電流定義為雷電流。因此，在此條件雷擊于小接地阻抗時的電流定義為雷電流。因此，在此條件下，雷擊導線時流過導線的總電流只有雷電

30、流的一半。下，雷擊導線時流過導線的總電流只有雷電流的一半。220kV及以下輸電線路導線波阻抗及以下輸電線路導線波阻抗Zc取取400，于是導線，于是導線上的電壓幅值為：上的電壓幅值為：IUd100此電壓值也是雷繞擊導線時，絕緣子串上承受的雷電過電壓，此電壓值也是雷繞擊導線時，絕緣子串上承受的雷電過電壓，單位是單位是kV。即使對于絕緣很強的。即使對于絕緣很強的330500kV線路來說，在線路來說，在1015kA的雷電流下也將發(fā)生閃絡，而出現(xiàn)等于及大于這一電的雷電流下也將發(fā)生閃絡，而出現(xiàn)等于及大于這一電流的概率是很大的流的概率是很大的(8173%)，因此，采用避雷線來大大減少，因此，采用避雷線來大大

31、減少雷擊于導線的情況是很重要的措施。雷擊于導線的情況是很重要的措施。雷擊擋距中央避雷線時的過電壓雷擊擋距中央避雷線時的過電壓雷擊擋距中央避雷線時，也會在雷擊點產(chǎn)生很高的過電雷擊擋距中央避雷線時，也會在雷擊點產(chǎn)生很高的過電壓。但由于避雷線的半徑很小，會在避雷線上產(chǎn)生強烈的電壓。但由于避雷線的半徑很小，會在避雷線上產(chǎn)生強烈的電暈，引起雷電波能量快速衰減，并且雷擊點離桿塔較遠，當暈，引起雷電波能量快速衰減，并且雷擊點離桿塔較遠，當過電壓波傳播到桿塔時，已衰減的不足以造成絕緣子串擊穿，過電壓波傳播到桿塔時，已衰減的不足以造成絕緣子串擊穿，因此通常只考慮雷擊點避雷線對導線的反擊問題。因此通常只考慮雷擊點

32、避雷線對導線的反擊問題。雷擊擋距中央避雷線的示意圖雷擊擋距中央避雷線的示意圖等值電路等值電路雷擊擋距中央避雷線時的過電壓雷擊擋距中央避雷線時的過電壓雷擊點的電位為：雷擊點的電位為：2dd2bbbLtiLu式中式中 Lb 雷擊點至桿塔的等值電感；雷擊點至桿塔的等值電感； 雷電流平均陡度。雷電流平均陡度。由于避雷線與導線間的耦合作用，在導線上將產(chǎn)生耦合由于避雷線與導線間的耦合作用，在導線上將產(chǎn)生耦合電位電位kub，故雷擊點避雷線與導線間空氣間隔，故雷擊點避雷線與導線間空氣間隔S上所承受的最上所承受的最高電壓為：高電壓為：)1 (2)1 (kLkuUbbS雷擊避雷線擋距中央時，雷擊處避雷線與導線間空

33、氣絕雷擊避雷線擋距中央時，雷擊處避雷線與導線間空氣絕緣所承受的電壓與耦合系數(shù)緣所承受的電壓與耦合系數(shù)k、擋距、擋距l(xiāng) 及雷電流陡度及雷電流陡度 有關。有關。當此電壓超過空氣間隙的放電電壓時，間隙就會發(fā)生擊穿。當此電壓超過空氣間隙的放電電壓時，間隙就會發(fā)生擊穿。雷擊擋距中央避雷線時的過電壓雷擊擋距中央避雷線時的過電壓1012. 0lS式中式中 l 擋距長度，擋距長度，m。根據(jù)空氣間隙放電的電場強度，可以計算出不發(fā)生擊穿根據(jù)空氣間隙放電的電場強度，可以計算出不發(fā)生擊穿的最小空氣間隙距離的最小空氣間隙距離S。運行經(jīng)驗表明，只要避雷線與導線。運行經(jīng)驗表明，只要避雷線與導線間的空氣間隙滿足下式的要求，雷

34、擊擋距中央避雷線時，導間的空氣間隙滿足下式的要求，雷擊擋距中央避雷線時，導線與避雷線間一般不會發(fā)生閃絡。線與避雷線間一般不會發(fā)生閃絡。上式也是我國規(guī)程規(guī)定的選取擋距中央避雷線與導線間上式也是我國規(guī)程規(guī)定的選取擋距中央避雷線與導線間的空氣間隙距離的空氣間隙距離S的計算式。的計算式。 輸電線路的感應雷過電壓輸電線路的感應雷過電壓 輸電線路的直擊雷過電壓輸電線路的直擊雷過電壓 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率 輸電線路的防雷措施輸電線路的防雷措施輸電線路的防雷保護輸電線路的防雷保護輸電線路防雷性能的重要指標是輸電線路防雷性能的重要指標是耐雷水平耐雷水平和和雷雷擊跳閘率擊跳

35、閘率。耐雷水平是指雷擊輸電線路時，線路絕緣不發(fā)耐雷水平是指雷擊輸電線路時，線路絕緣不發(fā)生沖擊閃絡的最大雷電流幅值生沖擊閃絡的最大雷電流幅值，單位為，單位為kA。耐雷水。耐雷水平是表征輸電線路耐受雷電流強弱能力的參數(shù)。平是表征輸電線路耐受雷電流強弱能力的參數(shù)。雷擊跳閘率是標準雷暴日數(shù)為雷擊跳閘率是標準雷暴日數(shù)為40時，每時，每100km長的線路每年因雷擊引起的跳閘次數(shù)長的線路每年因雷擊引起的跳閘次數(shù)，單位為次，單位為次/(百公里百公里年年)。雷擊跳閘率是表征輸電線路遭受雷擊。雷擊跳閘率是表征輸電線路遭受雷擊造成損失的一個參數(shù)。造成損失的一個參數(shù)。 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平

36、與雷擊跳閘率 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路從遭受雷擊到形成跳閘事故通常要經(jīng)輸電線路從遭受雷擊到形成跳閘事故通常要經(jīng)歷以下幾個階段：首先在雷電過電壓作用下，線路歷以下幾個階段：首先在雷電過電壓作用下，線路絕緣發(fā)生沖擊閃絡，然后從沖擊閃絡轉變?yōu)榉€(wěn)定的絕緣發(fā)生沖擊閃絡，然后從沖擊閃絡轉變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧，引起線路跳閘。如果在跳閘后線路不能工頻電弧，引起線路跳閘。如果在跳閘后線路不能迅速恢復正常運行，就會發(fā)生停電事故。迅速恢復正常運行，就會發(fā)生停電事故。下面依據(jù)輸電線路的雷擊跳閘過程，分別介紹下面依據(jù)輸電線路的雷擊跳閘過程，分別介紹輸電線路與雷擊相關的參數(shù)、耐雷

37、水平和雷擊跳閘輸電線路與雷擊相關的參數(shù)、耐雷水平和雷擊跳閘率的計算方法。率的計算方法。當有架空輸電線路時，由于線路所處的相對幾何位置較當有架空輸電線路時，由于線路所處的相對幾何位置較高，改變了雷云與地之間的電場分布，具有引雷作用。根據(jù)高，改變了雷云與地之間的電場分布，具有引雷作用。根據(jù)模擬實驗及運行經(jīng)驗，線路每側的引雷寬度為模擬實驗及運行經(jīng)驗，線路每側的引雷寬度為2h。因此，對。因此，對雷暴日雷暴日Td=40的地區(qū)，每的地區(qū)，每100km線路、每年的雷擊次數(shù)為線路、每年的雷擊次數(shù)為)4(28. 01001000)4(hbThbSTNdd式中式中 地面落雷密度，次地面落雷密度，次/(平方公里平方

38、公里雷暴日雷暴日) ； S 輸電線路的落雷面積，輸電線路的落雷面積，km2； b 兩根避雷線之間的距離，兩根避雷線之間的距離，m； h 避雷線避雷線(或?qū)Ь€或?qū)Ь€)的平均對地高度，的平均對地高度，m； N 輸電線路每年遭雷擊的總次數(shù)，即落雷次數(shù)，其輸電線路每年遭雷擊的總次數(shù)，即落雷次數(shù)，其 中包括雷擊線路桿塔的次數(shù)、雷繞擊導線的次數(shù)、中包括雷擊線路桿塔的次數(shù)、雷繞擊導線的次數(shù)、 雷擊擋距中央避雷線的次數(shù)。雷擊擋距中央避雷線的次數(shù)。 輸電線路與雷擊相關的參數(shù)輸電線路與雷擊相關的參數(shù) 輸電線路的落雷次數(shù)輸電線路的落雷次數(shù) N避雷線的平均對地高度避雷線的平均對地高度h為為fhht32式中式中 ht

39、避雷線在桿塔上的懸點高度，避雷線在桿塔上的懸點高度，m ； f 避雷線的弧垂，避雷線的弧垂，m； 輸電線路與雷擊相關的參數(shù)輸電線路與雷擊相關的參數(shù)運行經(jīng)驗和模擬實驗表明，雷擊點沿輸電線路的長度基運行經(jīng)驗和模擬實驗表明，雷擊點沿輸電線路的長度基本是均勻分布的，但是由于避雷線的弧垂等因素的影響，靠本是均勻分布的，但是由于避雷線的弧垂等因素的影響，靠進桿塔部分稍微密集一些。進桿塔部分稍微密集一些。將雷擊桿塔頂部的次數(shù)將雷擊桿塔頂部的次數(shù)N1與線路與線路總的落雷次數(shù)總的落雷次數(shù)N之比稱為擊桿率之比稱為擊桿率g，即即NNg1 輸電線路與雷擊相關的參數(shù)輸電線路與雷擊相關的參數(shù) 擊桿率擊桿率 g擊桿率擊桿率

40、g擊桿率與輸電線路架設避雷線根數(shù)有關。無避雷線的線擊桿率與輸電線路架設避雷線根數(shù)有關。無避雷線的線路擊桿率最高，此時桿塔可當做避雷針保護相當一部分導線。路擊桿率最高，此時桿塔可當做避雷針保護相當一部分導線。避雷線根數(shù)越多，桿塔的引雷能力降低，擊桿率減小。山區(qū)避雷線根數(shù)越多，桿塔的引雷能力降低，擊桿率減小。山區(qū)因桿塔多位于聳立的山頭，易遭受雷擊，所以擊桿率增大。因桿塔多位于聳立的山頭，易遭受雷擊，所以擊桿率增大。避雷線的首要作用是起屏蔽作用，保護其下方的導線不直避雷線的首要作用是起屏蔽作用，保護其下方的導線不直接遭受雷擊。但保護并不是百分之百有效。接遭受雷擊。但保護并不是百分之百有效。將避雷線屏

41、蔽失效將避雷線屏蔽失效的比重，即雷繞擊導線的次數(shù)的比重，即雷繞擊導線的次數(shù)N2與雷擊線路總次數(shù)與雷擊線路總次數(shù)N的比值稱的比值稱為繞擊率為繞擊率P 。繞擊率是表征輸電線路雷電屏蔽性能的重要參數(shù)。繞擊率是表征輸電線路雷電屏蔽性能的重要參數(shù)。造成繞擊的因素是多方面的：一方面長間隙空氣放電本身造成繞擊的因素是多方面的：一方面長間隙空氣放電本身是具有隨機統(tǒng)計特性的；另一方面輸電線路的幾何結構尺寸以是具有隨機統(tǒng)計特性的；另一方面輸電線路的幾何結構尺寸以及避雷線的保護角及避雷線的保護角，甚至輸電線路的工作電壓等，都會影響，甚至輸電線路的工作電壓等，都會影響繞擊率的大小。繞擊率的大小。 輸電線路與雷擊相關的

42、參數(shù)輸電線路與雷擊相關的參數(shù) 繞擊率繞擊率 P根據(jù)模擬實驗、現(xiàn)場實測和運行經(jīng)驗，我國電力行業(yè)標準根據(jù)模擬實驗、現(xiàn)場實測和運行經(jīng)驗，我國電力行業(yè)標準建議，采用下列公式計算繞擊率建議，采用下列公式計算繞擊率P為為)(35. 386lg)(9 . 386lg對山區(qū)線路對平原地區(qū)線路tthPhP 輸電線路與雷擊相關的參數(shù)輸電線路與雷擊相關的參數(shù) 繞擊率繞擊率 P式中式中 保護角；保護角； ht 桿塔高度。桿塔高度。繞擊率繞擊率P與避雷線對外側導線的保護角與避雷線對外側導線的保護角 、桿塔高度和線、桿塔高度和線路經(jīng)過地區(qū)的地形地貌和地質(zhì)條件有關。山區(qū)線路的繞擊率路經(jīng)過地區(qū)的地形地貌和地質(zhì)條件有關。山區(qū)線

43、路的繞擊率約為平原線路的約為平原線路的3倍，或相當于避雷線的保護角增大了倍，或相當于避雷線的保護角增大了8。輸電線路遭受雷擊引起絕緣子沖擊閃絡后，并非每次都會輸電線路遭受雷擊引起絕緣子沖擊閃絡后，并非每次都會跳閘。因為沖擊閃絡的持續(xù)時間只有幾十微秒，在這期間繼電跳閘。因為沖擊閃絡的持續(xù)時間只有幾十微秒，在這期間繼電保護還來不及動作跳閘。導致線路跳閘，還必須使沖擊閃絡轉保護還來不及動作跳閘。導致線路跳閘，還必須使沖擊閃絡轉化為穩(wěn)定的工頻電弧?；癁榉€(wěn)定的工頻電弧。由沖擊閃絡轉化為穩(wěn)定的工頻電弧的概率，稱為建弧率由沖擊閃絡轉化為穩(wěn)定的工頻電弧的概率，稱為建弧率。建弧率與工頻弧道中的平均電場強度建弧率

44、與工頻弧道中的平均電場強度E有關，也與閃絡瞬間工有關，也與閃絡瞬間工頻電壓的瞬時值和去游離條件有關。根據(jù)實驗研究和運行經(jīng)驗，頻電壓的瞬時值和去游離條件有關。根據(jù)實驗研究和運行經(jīng)驗， 可計算為：可計算為： 輸電線路與雷擊相關的參數(shù)輸電線路與雷擊相關的參數(shù) 建弧率建弧率 式中式中 E 絕緣子串的平均運行電壓梯度有效值，絕緣子串的平均運行電壓梯度有效值，kV/m。)%145 . 4(75. 0E對中性點有效接地系統(tǒng)：對中性點有效接地系統(tǒng)： 輸電線路與雷擊相關的參數(shù)輸電線路與雷擊相關的參數(shù) 建弧率建弧率 式中式中 Un 線路額定電壓有效值，線路額定電壓有效值，kV； li 絕緣子串的放電距離，絕緣子串

45、的放電距離，m。)%145 . 4(75. 0EinlUE3對中性點非有效接地系統(tǒng)，單相閃絡不會引起跳閘，只有對中性點非有效接地系統(tǒng)，單相閃絡不會引起跳閘，只有當?shù)诙鄬Ь€閃絡后才會造成相間閃絡而跳閘，因此當?shù)诙鄬Ь€閃絡后才會造成相間閃絡而跳閘，因此inlUE2實踐證明，當實踐證明，當E6kV(有效值有效值)/m時，建弧率很小，可近似時，建弧率很小，可近似地認為地認為 =0。架空輸電線路的耐雷水平架空輸電線路的耐雷水平 雷擊桿塔塔頂時的耐雷水平雷擊桿塔塔頂時的耐雷水平雷擊輸電線路桿塔塔頂時，在線路絕緣子串上作用的電壓雷擊輸電線路桿塔塔頂時，在線路絕緣子串上作用的電壓為為Ulj。設輸電線路絕緣

46、子串的沖擊耐壓為。設輸電線路絕緣子串的沖擊耐壓為U50%，當電壓，當電壓Ulj不小不小于線路絕緣的沖擊耐壓于線路絕緣的沖擊耐壓U50%時，將發(fā)生絕緣子串的閃絡。此時，時，將發(fā)生絕緣子串的閃絡。此時，應取正極性的應取正極性的U50% 。按耐雷水平的定義，可求得雷擊桿塔時的。按耐雷水平的定義，可求得雷擊桿塔時的耐雷水平耐雷水平I1為：為：6 . 2)1 (6 . 2)1 ()1 (%501ccgtihkhhLkRkUI由于由于90%以上的雷電流為負極性，同時絕緣子串下端（導以上的雷電流為負極性，同時絕緣子串下端（導線側）為正極性時線側）為正極性時U50%較低，所以計算雷擊塔頂造成的反擊耐較低，所以

47、計算雷擊塔頂造成的反擊耐雷水平時雷水平時U50%應取絕緣子的正極性沖擊放電電壓值，這樣得出應取絕緣子的正極性沖擊放電電壓值，這樣得出的耐雷水平比較符合實際情況而稍偏嚴格。的耐雷水平比較符合實際情況而稍偏嚴格。架空輸電線路的耐雷水平架空輸電線路的耐雷水平 雷擊桿塔塔頂時的耐雷水平雷擊桿塔塔頂時的耐雷水平通常忽略避雷線與導線高度的差別，即通常忽略避雷線與導線高度的差別，即hghc時，雷擊桿塔時，雷擊桿塔的耐雷水平的耐雷水平I1可簡化為：可簡化為：6 . 26 . 2)1 (%501ctihLRkUI雷擊桿塔時的耐雷水平與分流系數(shù)雷擊桿塔時的耐雷水平與分流系數(shù)、桿塔等值電感、桿塔等值電感Lt、桿塔沖

48、擊接地電阻桿塔沖擊接地電阻Ri、導地線間的耦合系數(shù)、導地線間的耦合系數(shù)k和絕緣子串的沖和絕緣子串的沖擊放電電壓擊放電電壓U50%等有關。等有關。降低沖擊接地電阻降低沖擊接地電阻Ri和提高導地線間和提高導地線間的耦合系數(shù)的耦合系數(shù)k效果比較明顯，是提高輸電線路的反擊耐雷水平效果比較明顯，是提高輸電線路的反擊耐雷水平的主要手段。的主要手段。有避雷線線路的反擊耐雷水平有避雷線線路的反擊耐雷水平架空輸電線路的耐雷水平架空輸電線路的耐雷水平 雷繞擊導線時的耐雷水平雷繞擊導線時的耐雷水平100%502UI 雷繞擊導線時，絕緣子串上承受的雷電過電壓為雷繞擊導線時，絕緣子串上承受的雷電過電壓為Ud=100I，

49、當該電壓，當該電壓Ud不小于線路絕緣的沖擊耐壓不小于線路絕緣的沖擊耐壓U50%時，將發(fā)生絕緣子串的閃絡，此時宜取負極性的時，將發(fā)生絕緣子串的閃絡，此時宜取負極性的U50%。由此可求得雷繞擊輸電線路的耐雷水平。由此可求得雷繞擊輸電線路的耐雷水平I2為：為：架空輸電線路的耐雷水平架空輸電線路的耐雷水平 雷擊擋距中央避雷線雷擊擋距中央避雷線實際輸電線路的避雷線和導線間的空氣間隙按實際輸電線路的避雷線和導線間的空氣間隙按 的要求設計，故雷擊擋距中央避雷線時不的要求設計，故雷擊擋距中央避雷線時不會發(fā)生沖擊閃絡。所以認為不管雷擊擋距中央的避雷會發(fā)生沖擊閃絡。所以認為不管雷擊擋距中央的避雷線時的雷電流是多大

50、，線路都能耐受。線時的雷電流是多大，線路都能耐受。1012. 0lS雷擊跳閘率雷擊跳閘率求得輸電線路的耐雷水平后，根據(jù)雷電流的概求得輸電線路的耐雷水平后，根據(jù)雷電流的概率分布率分布( )，可求得雷電流超過輸電線，可求得雷電流超過輸電線路的耐雷水平的概率，即雷擊閃絡的概率，再乘以路的耐雷水平的概率，即雷擊閃絡的概率，再乘以建弧率，可以求出輸電線路雷擊跳閘的概率。雷擊建弧率，可以求出輸電線路雷擊跳閘的概率。雷擊跳閘的概率乘以輸電線路的落雷次數(shù)即為輸電線路跳閘的概率乘以輸電線路的落雷次數(shù)即為輸電線路的雷擊跳閘率。的雷擊跳閘率。88)(lgIIIPf雷擊跳閘率是標準雷暴日數(shù)為雷擊跳閘率是標準雷暴日數(shù)為

51、40時，每時，每100km長的線路每年因雷擊引起的跳閘次數(shù)長的線路每年因雷擊引起的跳閘次數(shù)，單位為次，單位為次/(百公里百公里年年)。雷擊跳閘率是表征輸電線路遭受雷。雷擊跳閘率是表征輸電線路遭受雷擊造成損失的一個參數(shù)。擊造成損失的一個參數(shù)。 雷擊桿塔塔頂時的雷擊跳閘率雷擊桿塔塔頂時的雷擊跳閘率查表獲得線路的擊桿率查表獲得線路的擊桿率g及計算出線路落雷次數(shù)及計算出線路落雷次數(shù)N，雷擊桿，雷擊桿塔的次數(shù)為：塔的次數(shù)為：ghbNgN)4(28. 01求出雷電流超過耐雷水平求出雷電流超過耐雷水平I1時，引起沖擊閃絡的概率時，引起沖擊閃絡的概率P1 。于是，可求得雷擊桿塔引起線路絕緣沖擊閃絡的次數(shù)為于是

52、，可求得雷擊桿塔引起線路絕緣沖擊閃絡的次數(shù)為NgP1。雷擊跳閘率雷擊跳閘率求出建弧率求出建弧率，一旦在沖擊閃絡的弧道上建立了穩(wěn)定的工，一旦在沖擊閃絡的弧道上建立了穩(wěn)定的工頻電弧，就會引起線跳閘。由此分析，可求得雷擊桿塔的跳閘頻電弧，就會引起線跳閘。由此分析，可求得雷擊桿塔的跳閘率為：率為：)/()4(28. 0111年百公里次gPhbNgPn 雷繞擊導線時的雷擊跳閘率雷繞擊導線時的雷擊跳閘率求出繞擊率求出繞擊率P及計算出線路落雷次數(shù)及計算出線路落雷次數(shù)N，雷繞擊導線的次，雷繞擊導線的次數(shù)為：數(shù)為：PhbNPN)4(28. 02求出雷電流超過耐雷水平求出雷電流超過耐雷水平I2時，引起沖擊閃絡的概

53、率時，引起沖擊閃絡的概率P2，可求得雷繞擊導線引起線路絕緣沖擊閃絡的次數(shù)為可求得雷繞擊導線引起線路絕緣沖擊閃絡的次數(shù)為NPP2。雷擊跳閘率雷擊跳閘率求出建弧率求出建弧率，可求得雷繞擊導線的跳閘率為：，可求得雷繞擊導線的跳閘率為：)/()4(28. 0222年百公里次PPhbPNPn 雷擊擋距中央避雷線雷擊擋距中央避雷線在輸電線路設計時保證了此時不會發(fā)生間隙的沖在輸電線路設計時保證了此時不會發(fā)生間隙的沖擊閃絡，故這種雷擊情況引起的雷擊跳閘率為零。擊閃絡，故這種雷擊情況引起的雷擊跳閘率為零。綜合以上分析，有避雷線的輸電線路雷擊跳閘率綜合以上分析，有避雷線的輸電線路雷擊跳閘率n為為:雷擊跳閘率雷擊跳

54、閘率)/()()4(28. 0)(21212121年百公里次PPgPhbPPgPNPNPNgPnnn例：一條平原地區(qū)的例：一條平原地區(qū)的220kV線路，桿塔線路尺寸如圖所示。絕線路，桿塔線路尺寸如圖所示。絕緣子串由緣子串由13片片X-7組成，其正、負極性組成，其正、負極性U50%為為1410kV和和1650kV，保護角保護角 = 16.5 桿塔沖擊接地電阻桿塔沖擊接地電阻 Ri = 7，避雷線半徑，避雷線半徑rg=5.5mm，避雷線弧垂，避雷線弧垂fg = 7m ，導線弧垂，導線弧垂fc = 12m。求該線路。求該線路的耐雷水平和雷擊跳閘率。的耐雷水平和雷擊跳閘率。 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳

55、閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率（1）避雷線的平均高度為：）避雷線的平均高度為： 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率(m)5 .247325 . 32 . 24 .2332fhhtg（2）導線的平均高度為：）導線的平均高度為：(m)4 .1512324 .2332fhhtc（3）外側導線所受的過電壓較中間導線嚴重，取外側導線作）外側導線所受的過電壓較中間導線嚴重，取外側導線作為計算條件。雙避雷線對外側導線的耦合系數(shù)為：為計算條件。雙避雷線對外側導線的耦合系數(shù)為： 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率23. 06 .116 .1149ln601

56、05 . 55 .242ln603 .131 . 93 .139 .39ln607 . 11 . 97 . 19 .39ln60ln602ln60ln60ln6022322222222121223231313121123130ddrhddddZZZZk（4）查表得電暈修正系數(shù)）查表得電暈修正系數(shù)k1=1.25，則校正后的耦合系數(shù)為：，則校正后的耦合系數(shù)為： 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率287023025101.kkk（5）查表得鐵塔單位長度的電感為）查表得鐵塔單位長度的電感為0.5H/m，桿塔等值電感為：，桿塔等值電感為：H)(5 .145 . 01 .29tL

57、（6）查表得避雷線的分流系數(shù)為：）查表得避雷線的分流系數(shù)為：88. 0（7）雷擊桿塔時耐雷水平為：）雷擊桿塔時耐雷水平為： 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率(kA)116)6 . 34 .156 . 25 .1488. 0788. 0()287. 01 (14106 . 26 . 2)1 (%501ctihLRkUI%8 . 41P（8）由）由 ，雷電流超過，雷電流超過I1的概率為：的概率為：88)(lgIIIPf（9）繞擊率（當）繞擊率（當 = 16.5 時）為：時）為： 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率（10）雷繞擊于導線時的耐雷水平

58、為：）雷繞擊于導線時的耐雷水平為：%137. 0P(kA)5 .1610016502I（11）雷電流超過）雷電流超過I2的概率為：的概率為：%9 .642P 輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率（12）沿絕緣子串的平均運行電壓梯度為：）沿絕緣子串的平均運行電壓梯度為：(kV/m)735.572 . 232203inlUE建弧率為：建弧率為：%80)%14735.575 . 4()%145 . 4(75. 075. 0E（13）雷擊跳閘率為：）雷擊跳閘率為：)/(218. 0%)9 .64%137. 0%8 . 461(8 . 0)5 .2446 .11(28. 0)()

59、4(28. 02121年百公里次PPgPhbnnn由于影響雷電放電的因素很多，防雷保護裝置和被保護物由于影響雷電放電的因素很多，防雷保護裝置和被保護物所處環(huán)境錯綜復雜，雷電放電本身也具有隨機性和分散性，所所處環(huán)境錯綜復雜，雷電放電本身也具有隨機性和分散性，所以雷電屏蔽失效（繞擊）時有發(fā)生。以雷電屏蔽失效（繞擊）時有發(fā)生。前述計算繞擊率的經(jīng)驗公式適于工程簡化計算，沒有考慮前述計算繞擊率的經(jīng)驗公式適于工程簡化計算，沒有考慮雷擊過程，無法解釋雷電屏蔽失效現(xiàn)象，特別是在山區(qū)的繞擊雷擊過程，無法解釋雷電屏蔽失效現(xiàn)象，特別是在山區(qū)的繞擊率計算過于粗糙，與實際運行數(shù)據(jù)相差較大。率計算過于粗糙，與實際運行數(shù)據(jù)

60、相差較大。繞擊是造成繞擊是造成500kV及以上電壓等級輸電線路雷擊跳閘的主要原因，及以上電壓等級輸電線路雷擊跳閘的主要原因，對于我對于我國新建的特高壓輸電工程，雷電繞擊問題將顯得尤為突出。國新建的特高壓輸電工程，雷電繞擊問題將顯得尤為突出。關于繞擊的計算模型，國內(nèi)外的研究主要分為兩大類，即關于繞擊的計算模型，國內(nèi)外的研究主要分為兩大類，即電氣幾何模型（電氣幾何模型（EGM）和和先導發(fā)展模型先導發(fā)展模型。 高桿塔輸電線路的雷電繞擊高桿塔輸電線路的雷電繞擊經(jīng)典電氣幾何模型是經(jīng)典電氣幾何模型是將雷電的放電特性與線路的將雷電的放電特性與線路的結構尺寸聯(lián)系起來而建立的一種幾何分析計算模型結構尺寸聯(lián)系起來