山區(qū)配電網(wǎng)防雷保護的研究

1、 畢業(yè)設計（論文）題 目 : 山區(qū)配電網(wǎng)防雷保護的研究班 級 : 姓 名 : 指導教師 : 摘要 目前山區(qū)輸電線路雷擊跳閘率很高，雷擊配電網(wǎng)線路造成的電力系統(tǒng)運行事故屢有發(fā)生，嚴重影響供電可靠性和電網(wǎng)安全，本文主要對目前解決線路防雷跳閘的一些技術手段如線路避雷器、降低桿塔接地電阻等進行了總結、分析，并根據(jù)工作實際提出了一些建議。為了減少雷擊對輸電線路的傷害，將線路避雷器安裝在輸電線路的易擊段，可以提高線路的耐雷水平。鑒此，介紹了線路避雷器防雷的基本原理和安裝前的準備工作。如何加強山區(qū)線路的防雷保護問題進行了論述，還對提高供電可靠性的其它技術措施作了分析。關鍵詞：輸電線路 雷擊 防雷 線路避雷器

2、 目錄 目錄.1 引言.2 1.1 認識雷電.3 1.2 綜合防雷.3 1.3 背景和意義.4 2.1 雷電及其放電過程.6 2.2 雷暴日、雷電小時及地面落雷密度.8 2.3 雷電流副值波前時間波長及陡度.9 2.4 線路防雷性能指標.10 2.5 線路雷擊跳閘條件.11 3.1 避雷針和避雷線.14 3.2 接地電阻的計算.15 3.3 對接地電阻的要求.18 3.4 避雷器：.27 4 防雷保護措施.28 4.1 線路防雷保護的第一道防線.29 4.2 線路防雷保護的第二道防線.29 4.3 線路防雷保護的第三道防線.30 4.4 線路防雷保護的第四道防線.30 4.5 小結.31 5

3、線路避雷器在山區(qū)的應用.315.1 國內外輸電線路防雷技術發(fā)展簡述.315.2 國外線路型避雷器的發(fā)展運用情況.325.3 國內線路型避雷器的發(fā)展運用情況.325.4 線路避雷器的原理.335.5 避雷器的安裝使用.34 6 結論.35 7 參考文獻.36 引言雷電是嚴重的自然災害之一。每年因雷擊所造成的人員傷亡、財產(chǎn)損失不計其數(shù)，雷電導致的火災、爆炸、信息系統(tǒng)癱瘓等事故頻繁發(fā)生。目前，測量控制、電子信息等技術已滲透到人類社會生產(chǎn)和生活的各個領域，各種電子信息設備應用的范圍之廣、品種之多、數(shù)量之大前所未有。以微電子技術為基礎的電子信息設備由于集成度高、工作電壓低、運算速度快，而耐過電壓、耐過電

4、流和抗雷電電磁脈沖的能力差，極易遭受雷電的危害。特別是雷電電磁脈沖造成的損害更為嚴重。從衛(wèi)星通信、導航到計算機網(wǎng)絡、通信系統(tǒng)、監(jiān)控、安全防范系統(tǒng)、工業(yè)測量控制系統(tǒng)等都已成為雷電災害的重大災區(qū)。這些設備都屬于微電子設備（即弱電設備），其耐過電壓沖擊的能力很弱，而由電源線、信號傳輸線、地線侵入的雷電沖擊波強度卻很大。通過電源線、信號傳輸線引入的雷電感應沖擊大電流，足以使許多微電子設備遭受不同程度的損壞，并危及人身安全，造成巨額的直接經(jīng)濟損失。而更重要的是會導致整個網(wǎng)絡癱瘓失控，重要數(shù)據(jù)丟失，間接經(jīng)濟損失不可估量。隨著社會經(jīng)濟建設的高速發(fā)展，平安城市建設活動的普遍開展，城市報警與監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設已在

5、各地普及，安全防范系統(tǒng)已在各行業(yè)（如火藥炸藥庫、金融系統(tǒng)、交通、碼頭、小區(qū)、庫房管理等）得到廣泛應用。由于這些系統(tǒng)的設備分布廣，線路長，不少設備置于露天，極易受到雷電的襲擊，系統(tǒng)的防雷問題顯得尤為重要和緊迫。安防系統(tǒng)自身的安全，特別是雷電防護的問題已成為一個急需解決的重要問題。就視頻監(jiān)控系統(tǒng)而言，大量的前端設備暴露在室外，極易受到雷電閃擊或雷電電磁脈沖的侵入和感應。因此，安全防范系統(tǒng)的防雷問題要特別予以重視。雷電是小概率大損害事件，雖然有系統(tǒng)沒有雷電防護運行很長時間也沒有雷擊事件，但一旦有雷擊，造成的損失將是嚴重的。國家出臺了許多相關標準，規(guī)范防雷產(chǎn)品在各種系統(tǒng)中的應用。雷電電流持續(xù)的時間雖然

6、短暫，但它巨大的破壞性是目前人類所無法控制的，現(xiàn)階段通過人力主動去化解雷電的危害，還是不現(xiàn)實的，只可提前預防，無法事后彌補。只有努力將雷擊的能量引導并將其泄放入大地，以避免所帶來的災害。而且高電壓對低電壓信號系統(tǒng)的感應，操作過電壓，等干擾也都可以通過防雷系統(tǒng)有效防護。1.1認識雷電雷電是由天空中云層間的相互高速運動、劇烈磨擦，使高端云層和低端云層帶上相反電荷。此時，低端云層在其下面的大地上也感應出大量的異種電荷，形成一個極大的電容，當其場強達到一定強度時，就會產(chǎn)生對地放電，這就是雷電現(xiàn)象。 雷電的表現(xiàn)形式主要有兩種：一種是直擊雷，是指帶電云層與大地上某一點之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。直擊雷威力巨大

7、，雷電壓可達幾萬至幾百萬伏，瞬間電流可達十幾萬安，在雷電通路上，物體會被高溫燒傷甚至融化。通常在建筑物頂部安裝避雷針或避雷帶等來防直擊雷。另一種是雷電感應，是指當直擊雷發(fā)生以后，帶電云層迅速消失，而地面上某些范圍由于散流電阻大，以致出現(xiàn)局部高電壓；或由于直擊雷放電過程中，強大的脈沖電流對周圍的導線或金屬物因電磁感應而產(chǎn)生高電壓以致發(fā)生閃擊的現(xiàn)象。1.2綜合防雷電子信息系統(tǒng)（含測量控制、安全防范系統(tǒng)）防雷包括對直擊雷的防護和對雷電電磁脈沖（感應雷）的防護。對雷電電磁脈沖的防護應綜合考慮雷電成災的多種物理因素，針對雷電的各種耦合途徑、耦合通道及其危害機理，采用相應的綜合防雷技術和措施。對于電子信息

8、設備而言，雷電電磁脈沖能量的耦合主要通過以下三個通道侵入：一是雷電電磁脈沖能量通過各種多發(fā)管線通道（多發(fā)管道、多發(fā)構件、各種線纜等）的傳導耦合；二是通過地線通道的傳導耦合（地電位反擊）；三是通過空間通道的電磁輻射耦合。由于雷電的侵襲是無孔不入的，因此電子信息系統(tǒng)防雷應是綜合性的系統(tǒng)工程，所采取的技術措施也是多方面的。任何單一的防護措施，其效果都是有限的。這些防護措施和技術可概括為兩個部分：外部防護和內部防護，它們都有其重要作用，相互之間緊密聯(lián)系，不能將它們割裂開來，也不具有替代性。 1.3本課題的提出背景和意義電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要部門之一，它既為現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農業(yè)、現(xiàn)代科學技術和現(xiàn)代國防提

9、供必不可少的動力，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關系，國民經(jīng)濟要高速發(fā)展電力工業(yè)必須先行，架空輸電線路是電力工業(yè)發(fā)輸變三大主要組成部分之一，架空輸電線路縱橫交錯延綿不斷地分布在曠野上，而自然界氣候千變萬化使得輸電線路極易遭雷擊，如果防雷措施采用不當可能引起絕緣子損壞、架空地線和輸電線路斷線、并造成線路跳閘雷擊時產(chǎn)生的侵入波過電壓傳入變電站，還可能引起站內設備損壞造成更大的設備事故，因此輸電線路的防雷一直是影響電力系統(tǒng)安全可靠運行的一個重要環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計電網(wǎng)中的事故以輸電線路的故障占大部分，輸電線路的故障又以雷擊跳閘占的比重較大，尤其是在山區(qū)的輸電線路中線路故障基本上是由于雷擊跳閘引起的，據(jù)

10、運行記錄架空輸電線路的供電故障一半是雷電引起的，所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障進而降低電網(wǎng)中事故的發(fā)生頻率。武隆山區(qū)屬于多雷地帶，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會與電力的聯(lián)系更加緊密，人們對電能的依賴越來越強，對供電的可靠性要求越來越高，突然的停電事故將給社會帶來巨大的經(jīng)濟損失，也直接影響到供電企業(yè)的直接經(jīng)濟效益和企業(yè)形象，因而提高電網(wǎng)的安全運行水平，提高供電可靠性是電力系統(tǒng)的首要任務。6-35kV配電網(wǎng)絡，是武隆電力系統(tǒng)的基礎，直接向廣大電力用戶分配電能，配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行與廣大人民群眾息息相關。但是，由于歷史原因，武隆配電網(wǎng)基礎還比較薄弱，在防雷方面存在很大的局限性，配電網(wǎng)由于絕緣水平較低

11、，運行環(huán)境惡劣，網(wǎng)絡結構復雜，防雷措施不完善，易受雷電的影響，而且在網(wǎng)絡結構、技術管理和運行維護上還有很多缺陷，不但直擊雷能造成雷害事故，感應雷也能造成較大的危害，以致于配電網(wǎng)故障頻繁發(fā)生，尤其是在雷雨、大風等惡劣天氣時配電網(wǎng)故障更是頻繁，經(jīng)常發(fā)生配電變壓器、柱上開關、刀閘被雷擊壞的事故，雷擊跳閘率居高不下，極大地影響了供電可靠性和電網(wǎng)安全，影響了人民群眾的生產(chǎn)、生活用電。雖然該網(wǎng)絡經(jīng)過農網(wǎng)和城網(wǎng)改造后狀況有所好轉，但在防止雷害事故，特別是防止雷擊跳閘事故方面并沒有發(fā)生根本的好轉。在雷電活動頻繁的地區(qū)，雷害事故仍經(jīng)常發(fā)生，極大地影響了配電網(wǎng)的供電可靠性，影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。因此，對武隆配

12、電網(wǎng)雷害事故頻發(fā)的原因進行認真分析，找出漯河配電網(wǎng)在防雷措施上存在缺陷和不足，提出符合武隆山區(qū)配電網(wǎng)實際情況的防雷措施是非常必要的。長期以來，為了減少電力線路的雷擊事故，提高供電的可靠性，人們采取了各種綜合防雷措施。德國于1914年提出利用避雷線防雷的理論，認為其作用在于降低絕緣上的感應過電壓。到30年代初期，避雷線雖己使用多年，對其作用仍無統(tǒng)一認識。架設避雷線，首先是防護感應雷，而英國、瑞典、德國以及瑞士的一些學者，則認為感應雷對高壓線路并無危險。蘇聯(lián)1931年提出，對于60kV以上線路只有直擊雷是危險的，避雷線應著眼于防止直接雷擊。到30年代中期，德國研究了雷擊輸電線路時雷電流在各相鄰桿塔

13、的分布，實際上引入了分流系數(shù)的概念。到30年代末期己經(jīng)明確，100kV及以上線路，避雷線是防護直擊雷的基本保護裝置，應架設得足夠高，并具有良好的接地裝置。經(jīng)過長期的不懈努力，我國電力部門在雷電觀測、雷電形成機理研究及防雷保護等方面已經(jīng)取得了一系列科技成果。這些科技成果廣泛運用于架空輸電線路的設計施工中，對線路防雷保護起到有效作用。但是在相當一些架空輸電線路的運行實際中，雷害仍然是影響其安全的重要乃至主要因素。例如，1998-1999年上海地區(qū)雷電活動強烈，1998年8月16日晚上雷電持續(xù)3個小時，直擊雷超過30次，35kV線路的雷擊頻繁跳閘，且較多的雷擊部位是在35kV線路合成絕緣子處。后來，

14、統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明1998-1999年35kV線路共遭雷擊12次，重合成功11次，占91.6%，重合不成功1次，占8.4%，12起雷擊中，雷擊導致合成絕緣子閃絡10次，占83.3%，雷擊故障率較高。山東威海35kV系統(tǒng)1994-1997年由于雷擊引起的間歇性諧振弧光接地過電壓，燒毀了14臺電壓互感器、3臺電流互感器、4臺開關柜和6臺避雷器，直接損失200多萬元，給電網(wǎng)安全運行帶來很大的威脅。浙江金華地區(qū)，1997年35kV線路共發(fā)生事故(包括障礙)8次，其中7次為雷擊事故（重合成功5次、重合不成2次），占87.5%，雷擊跳閘率為3.21次/100km.a。在所有雷擊事故中，都存在著不同程度的瓷瓶閃絡

15、現(xiàn)象。山西省右玉縣供電局35kV右元線處于雷電活動頻繁地帶，從1987年投運以來，元堡變電站母線放電記錄器的動作次數(shù)為：A相11次，B相11次，C相12次。1991年6月30日20時40分，右元線開關跳閘，重合不成功，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)120#桿三相共9片懸式瓷瓶全部放電閃絡。由此可以進一步判斷確定斷線原因是120#桿于1991年6月30日20時40分落雷，雷電在懸瓶閃絡放電的同時，擊斷融化3股股徑。浙江富陽供電局35kV龍羊3608線山區(qū)無架空地線，線路全長24.118km，自投運后每年均發(fā)生2-3次雷擊跳閘事故。最初考慮架設避雷線，但因線路桿型為拔梢桿，且跨越檔距大，施工困難而未實施。后根據(jù)龍羊36

16、08線的具體情況，確定了該條線路山區(qū)段無架空地線線路的防雷方案：1、在歷年的幾個雷擊點掛裝35kV有機復合絕緣交流無間隙金屬氧化物避雷器；2、耐張及懸垂絕緣子串上增加一片懸式瓷瓶。實施后，線路運行一年多未出現(xiàn)過跳閘情況，滿足了電網(wǎng)安全運行的要求?？梢娫?5kV輸電線路的事故中，雷擊事故占了絕大多數(shù)。對35kV送電線路來說，考慮經(jīng)濟效益一般不宜沿全線架設避雷線，一般在變電所或發(fā)電廠的進線段，架設1-2km避雷線。到目前為止，35kV輸電線路的防雷設計均是在線路進出變電所1-2km的范圍內架設避雷線，其余地方的線路不架設避雷線。除了架設避雷線以外，現(xiàn)在對輸電線路的防雷保護措施還有降低桿塔接地電阻、

17、提高線路絕緣水平、采用負保護角保護，減小地線屏蔽角、多重屏蔽等，這些都取得了一定效果。但對于分布在山區(qū)高土壤電阻率的易擊段與易擊桿塔所在線路，降低桿塔接地電阻難度較大，對于采用負角保護、減小屏蔽角與多重屏蔽的方法將受到桿塔結構的限制，對于一些老線路的改造難以進行，且由于山區(qū)線路地形限制，經(jīng)過山坡的線路繞擊率高，雷電對線路造成的繞擊故障率高的問題沒有好的對策。長期以來，避雷器一直是電力系統(tǒng)限制大氣過電壓的主要措施。近年來，經(jīng)過科技工作者的努力，己經(jīng)成功地將避雷器應用在線路上。35kV線路一般采用3-4片絕緣子，其絕緣水平較低，防雷的措施一般采用安裝避雷線、消弧線圈等措施，很少采用線路避雷器，綜合

18、武隆山區(qū)防雷措施的運行經(jīng)驗表明，采用一般的防雷措施還存在一些問題，因此，需要采用其它更有效防雷措施，如安裝線路避雷器。這種防雷措施將大大改善輸電線路防雷性能，且性能與投資比較高。線路型避雷器在我國是從1993年開始研制和應用的。1997年，淄博電業(yè)局與原電力部中能公司合作，使用該公司生產(chǎn)的線路避雷器，并分別在35kV和110kV線路上運行，經(jīng)過2個雷雨季節(jié)的考驗取得了較好的效果。線路型避雷器的研制歐美與日本較早。美國AEP和GE公司1980年開始研制用于線路防雷的合成套ZnO避雷器，1982年10月有75只在138kV線路上投入運行。結構上采用了環(huán)氧玻璃筒包裹ZnO閥片，筒外套上EPDN橡膠群

19、套。日本自1986年開始研制輸電線路限制雷電過電壓的合成套避雷器，年底研制出77kV線路避雷器，1988年研制出275kV線路避雷器，到1990年己在33-275kV系統(tǒng)的610km線路上運行了4670相線路避雷器，1992年500kV系統(tǒng)輸電線路防雷的合成套避雷器己投入運行。目前，在日本大約有30000套線路避雷器在電力系統(tǒng)中運行。大多數(shù)線路避雷器使用在66kV-77kV的線路上。目前，35kV線路上防雷措施一般很少采用線路避雷器。但在地勢復雜、雷電活動較為強烈的山區(qū)，電網(wǎng)運行結果表明采用一般防雷措施還存在一些問題，由此采用線路避雷器是一個值得研究的問題。2.1雷電及其放電過程雷電是一種恐怖

20、而又壯觀的自然現(xiàn)象，這不僅在于它那劃破長空的耀目閃電和令人震耳欲聾的雷鳴，重要的是它給人類生活帶來巨大的影響。且不說雷電促成有機物質的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位，以及雷電引起的森林火災可能啟發(fā)了遠古人類對火的發(fā)現(xiàn)和利用；僅在現(xiàn)代生活中，雷電威脅人類的生命安全，常使航空、通訊、電力、建筑等許多部門遭受破壞，就一直引起人們對于雷電活動及其防護問題的關注。雷電放電是一種氣體放電現(xiàn)象，由其引起的過電壓，叫做大氣過電壓。它可以分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種基本形式。雷電放電是由于帶電荷的雷云引起的。雷云帶電原因的解釋很多，但還沒有獲得比較滿意的一致的認識。一般認為雷云是在有利的大氣和大地

21、條件下，由強大的潮濕的熱氣流不斷上升，進入稀薄的大氣層冷凝的結果。強烈的上升氣流穿過云層，水滴被撞分裂帶電，輕微的水沫帶負電，被風吹得較高，形成一些局部帶正電的區(qū)域。雷云的底部大多數(shù)是帶負電，它在地面上會感應出大量的正電荷。這樣，在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間形成了強大的電場，其電位差可達數(shù)兆伏甚至數(shù)十兆伏。隨著雷云的發(fā)展和運動，一旦空間電場強度超過了大氣游離放電的臨界電場強度（大氣中約30kV/cm，有水滴存在時約10kV/cm）時，就會發(fā)生云間或對大地的火花放電；放出幾十乃至幾百安的電流；產(chǎn)生強烈的光和熱（放電通道溫度高達15000至20000），使空氣急劇

22、膨脹振動，發(fā)生霹靂轟鳴。這就是閃電伴隨雷鳴，叫做雷電之故。大多數(shù)雷電發(fā)生在雷云之間，它對地面沒有什么直接影響。雷云對大地的放電雖然只占少數(shù)，但是一旦發(fā)生就有可能帶來嚴重的危險。這正是我們主要關心的問題。實測表明，對地放電的雷云絕大多數(shù)帶負電荷，根據(jù)放電雷云的極性來定義，此時雷電流的極性也為負電荷。雷云中的負電荷逐漸積聚，同時在附近地面上感應出正電荷。當雷云與大地之間局部電場強度超過大氣游離臨界場強時，就開始有局部放電通道自雷云邊緣向大地發(fā)展。這一放電階段稱為先導放電。先導放電通道具有導電性，因此雷云中的負電荷沿通道分布，并繼續(xù)向地面延伸，地面上的感應正電荷也逐漸增多，先導通道發(fā)展臨近地面時，由

23、于局部空間電場強度的增加，常在地面突起處出現(xiàn)正電荷的先導放電向天空發(fā)展，稱為迎面先導。當先導通道到達地面或者與迎面先導相遇以后，就在通道端部因大氣強烈游離而產(chǎn)生高密度的等離子區(qū)，此區(qū)域自下而上迅速傳播，形成一條高導電率的等離子通道，使先導通道以及雷云中的負電荷與大地的正電荷迅速中和，這就是主放電過程。與先導放電和主放電對應的電流變化同時表示時，先導放電發(fā)展的平均速度較低，約1.5×105m/s，表現(xiàn)出的電流不大，約為數(shù)百安。由于主放電的發(fā)展速度很高，約為2×1071.5×108m/s，所以出現(xiàn)甚強的脈沖電流，可達幾十乃至二、三百千安。以上描述的是雷云負電荷向下對地

24、放電的基本過程，可稱為下行負閃電。在地面高聳的突起處（如尖塔或山頂），也可能出現(xiàn)從地面開始的上行正先導向云中的負電荷區(qū)域發(fā)展的放電，稱為上行負閃電。與上面的情況類似，帶正電荷的雷云對地放電，也可能是下行正閃電，或上行正閃電。雷電觀測表明，先導放電不是一次貫通全部空間，而是間歇性的脈沖發(fā)展過程，稱為分級先導。每次間隙時間大約幾十微秒。而且，人們眼睛觀察到的一次閃電，實際上往往包含多次先導-主放電的重復過程，一般為2-3次，最多可達40多次。發(fā)生多重雷電放電的原因可作如下解釋。雷云是一塊大介質，電荷在其內部不容易運動，因此如前所述，在雷云積聚電荷的過程中，就可能形成若干個密度較高的電荷中心。第一次

25、先導主放電沖擊，主要是泄放第一個電荷中心及其已傳播到先導通道中的負電荷，這時第一次沖擊放電過程雖已結束，但是雷云內兩個電荷中心之間的流注放電已開始，由于主放電通道仍然保持著高于周圍大氣的導電率，由第二個及多個電荷中心發(fā)展起來的先導主放電以更快的速度沿著先前的放電通道發(fā)展，這就出現(xiàn)了多次重復的沖擊放電。實際觀測表明，第二次及以后的沖擊放電的先導階段發(fā)展時間較短，沒有分叉。觀測還表明，第一次沖擊放電的電流幅值最高，第二次及以后的電流幅值都比較低，但對GIS變電站的運行可能造成一定程度的危險；而且它們增加了雷云放電的總持續(xù)時間，對電力系統(tǒng)的運行同樣會帶來不利的影響。帶有大量電荷的雷云（實測表明多為負

26、極性），在其周圍的電場強度達到使空氣絕緣破壞的程度（約2530kV/cm），空氣開始游離，形成導電性的通道，通道從云中帶電中心向地面發(fā)展。在先導通道發(fā)展的初級階段，其方向受偶然的因素影響而不定。但當距離地面達某一高度時，先導通道的頭部至地面某一感應電荷的電場強度超過了其它方向，先導通道大致沿其頭部至感應電荷的集中點的方向連續(xù)發(fā)展，至此放電發(fā)展才有方向。如果配電網(wǎng)中的線路或設備遭受雷擊時，將通過很大的電流，產(chǎn)生的過電壓稱為直擊雷過電壓。帶有負電荷的雷云接近輸電線路時，強大的電場在導線上產(chǎn)生靜電感應。由于帶有負電荷雷云的存在，束縛著導線上的正電荷。當雷云對導線附近地面物體放電后，雷云電荷被中和而失

27、去對導線上電荷的束縛作用，電荷便向導線兩側流動，由此而產(chǎn)生的過電壓稱為感應過電壓，其能量很大，對供電設備的危害也很大。2.2雷暴日、雷電小時及地面落雷密度：為了評價某地區(qū)雷電活動的強度，常用該地區(qū)多年統(tǒng)計所得到的平均出現(xiàn)雷暴日或雷電小時來估計。在每一天內(或一小時內)只要聽到雷聲就算一個雷暴日(或雷電小時)。據(jù)統(tǒng)計，每一雷暴日大致折合為三個雷暴小時。雷暴日的分布與地理位置有關。一般熱而潮的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)多，陸地比海洋多，山區(qū)比平原多。就全球而言，雷電最頻繁的地區(qū)在赤道附近，雷暴日數(shù)平均約為100150日，最多者達300日以上。我國年平均雷暴日分布，西北少于25日，長江以北2540日，長江

28、以南4080日，南方大于80日。我國規(guī)程規(guī)定，等于或少于15日雷暴日的地區(qū)稱為少雷區(qū)，40雷暴日以上的稱為多雷區(qū)，超過90日的地區(qū)為特殊強雷區(qū)。在防雷設計中，應根據(jù)雷暴日分布因地制宜。雷暴日和雷電小時的統(tǒng)計中，并沒有區(qū)分雷云之間的放電與雷云之間對地的放電。只有落地雷才可能產(chǎn)生對電力系統(tǒng)造成危害的過電壓，因此需要引入地面落雷密度這個參數(shù)，它表示每一雷暴日每平方公里地面受到的平均落雷次數(shù)，記為r。根據(jù)世界各國及我國的實測結果，有關規(guī)程建議取r=0.07，但在雷云經(jīng)常經(jīng)過的峽谷，易形成雷云的向陽或迎風的山坡，土壤電阻率突變地帶的低電阻率地區(qū)的r值比一般地區(qū)大很多，在選廠選線時應注意調查易擊區(qū)，以便躲

29、開或加強防護措施。2.3雷電流幅值、波前時間、波長及陡度：雷電流幅值是表示雷電強度的指標，也是產(chǎn)生雷電過電壓的根源，所以是最重要的雷電參數(shù)。雷擊任一物體時，流過它的電流值與其波阻抗有關，波阻抗愈小，電流值愈大。流過被擊物的電流定義為“雷電流”。實際上，波阻抗是不為零的，因而規(guī)程規(guī)定，雷電流是指雷擊于低接地電阻物體時，流過雷擊點的電流。它顯然近似等于傳播下來的電流入射波的2倍。據(jù)統(tǒng)計，雷電流的波前時間多在14s內，平均為2.6s左右，波長在20100s內。我國規(guī)定在防雷設計中采用2.6/40s的波形，波長對防雷計算結果幾乎無影響，為簡化計算，一般可視波長為無限長。2.4線路防雷性能指標：衡量線路

30、防雷性能優(yōu)劣的重要指標一般有兩個：一是線路雷擊跳閘率，它是指每百公里線路每年（折算到40個雷電日下）由雷擊引起的線路跳閘次數(shù)。二是線路耐雷水平，它指能引起絕緣子閃絡的最大雷電流值。線路耐雷水平越高，雷擊跳閘率越低說明線路的防雷性能越好。所以如何提高線路耐雷水平，降低雷擊跳閘率是防雷設計中非常重要的工作。 2.5線路雷擊跳閘的條件：一般情況下35kV線路由于絕緣水平不是很高，雷擊放電引起導線對地閃絡是不可避免的，線路因雷擊而跳閘必須具備兩個條件：一是雷擊時雷電過電壓超過線路的絕緣水平引起線路絕緣沖擊閃絡，但其持續(xù)時間只有幾十微秒，線路開關還來不及跳閘；二是沖擊閃絡繼而轉為穩(wěn)定的工頻電弧，對35k

31、V線路來說就是形成相間短路，從而導致線路跳閘。因此對于全線架設避雷線的線路，線路雷擊跳閘主要取決于：(1) 線路耐雷水平的高低雷擊檔距中避雷線時，一般情況下空氣間隙不會發(fā)生閃絡，而雷電流在向兩邊桿塔傳播時，由于強烈的電暈，當傳播到桿塔時，幅值已大為降低，如果桿塔的接地電阻不高，桿塔電位的升高不足以引起絕緣子串發(fā)生閃絡。而當雷擊桿塔引起反擊過電壓時，雷電流引起桿塔的塔頂電位升高，使絕緣子串電壓升高，當絕緣子串電壓超過絕緣子串閃絡電壓時，絕緣子串就可能發(fā)生閃絡。由于塔頂電位的升高和絕緣子串電壓的大小和與桿塔沖擊接地電阻值直接相關，因此接地電阻越大，塔頂電位越高，絕緣子串上的電位差也就越大，這樣就容

32、易造成絕緣子串的閃絡，甚至造成多串絕緣子串的同時閃絡，導致相間短路，引起跳閘。由于全線架設避雷線，雷繞過避雷線的保護作用擊于導線的概率相對就極低。(2) 系統(tǒng)中性點運行方式我國規(guī)程規(guī)定，35kV系統(tǒng)單相接地電容電流小于10A時，中性點采用絕緣運行方式，如果35kV系統(tǒng)單相接地電容電流超過10A，當線路因雷擊引起導線單相對地短路后，短路點的單相接地電流往往就以弧光形式出現(xiàn)，這種弧光不易自行熄滅，時燃時滅，這樣就容易在系統(tǒng)產(chǎn)生弧光過電壓，危及一些絕緣水平較低的電氣設備，并且如果這時線路又遭雷擊引起其它相短路的話就形成了相間短路，線路馬上跳閘。因此系統(tǒng)采用中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式就是利用單相接地

33、時消弧線圈產(chǎn)生的感性電流補償接地點的容性電流，使接地電流變小，并自動熄弧，接地故障消失，系統(tǒng)恢復正常。 (1)應該留在室內，并關好門窗；在室外工作的人應躲入建筑物內。(2)不宜使用無防雷措施或防雷措施不足的電視、音響等電器，不宜使用水龍頭。(3)切勿接觸天線、水管、鐵絲網(wǎng)、金屬門窗、建筑物外墻，遠離電線等帶電設備或其它類似金屬裝置。(4)減少使用電話和手提電話。(5)切勿游泳或從事其它水上運動，不宜進行室外球類運動，離開水面以及其它空曠場地，尋找地方躲避。(6)切勿站立于山頂、樓頂上或其它接近導電性高的物體。(7)切勿處理開口容器盛載的易燃物品。(8)在曠野無法躲入有防雷設施的建筑物內時，應遠

34、離樹木和桅桿。(9)在空曠場地不宜打傘，不宜把羽毛球、高爾夫球棍等扛在肩上。(10)不宜開摩托車、騎自行車。3、雷電的危害形式閃電可分為云內閃、云際閃和云地閃。前者對飛行器危害大，后者對建（構）筑物、電子電氣設備和人、畜危害甚大。地球上每天約發(fā)生萬次云地閃電，平均每秒次。雷電流總是選擇距離最近，最易導電的路徑向大地泄放，凡是空氣中導電微粒較多、地面上高聳物體、地面與地下的電阻率較小的地段容易落雷。雷電侵入地面的建（構）筑物、設備、人、畜等會造成災害，其形式主要有：直接雷擊（包括直擊雷、側擊雷）在雷電活動區(qū)內，雷電直接通過人體、建（構）筑物、設備等對地放電產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象為直接雷擊。間接雷擊雷電流

35、通過靜電感應、電磁感應、電磁脈沖輻射、雷電過電壓入侵、雷電反擊等（統(tǒng)稱感應雷）形式侵入建（構）筑物內，使建（構）筑物、設備部件損壞或人身傷亡。雷電災害的嚴重性表現(xiàn)在它具有巨大的破壞性上，其特點是雷電放電電壓高，閃電電流幅值大，變化快，放電時間短，閃電電流波形陡度大。雷電的破壞作用在于強大的電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的電磁場以及強烈的電磁輻射等物理效應，給人類社會帶來極大的危害，造成人員傷亡、巨大破壞、起火爆炸、嚴重損失。雷電災害波及面廣，人類社會活動、農業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、建筑、電力、通信、航空航天、交通運輸、石油化工、金融證券等各行各業(yè)，幾乎無所不及。隨著高科技的發(fā)展，雷電災害顯得越來

36、越嚴重。4、雷電的形成雷電是一種極為宏偉壯觀的自然現(xiàn)象，是一門古老而富有神秘色彩的科學。雷電孕育了地球的生命，又促成了地球上的文明，功莫大焉！但是，雷電的巨大破壞力，又給人類社會帶來慘重的災難。而人類與自然的斗爭從未停息過，與雷電的斗爭是卓有成效的。隨著社會的發(fā)展和科技進步，對雷電防護技術取得了日新月異的進展。雷電是天氣現(xiàn)象之一。在雷云的形成過程中，某些云團帶有正電菏，另些云團帶有負電荷。它們對大地的靜電感應使地面產(chǎn)生異性電荷。當這些云團電荷積聚到一定程度時，不同電荷的云團之間或云團與大地之間的電場強度就可擊穿空氣（一般為千伏厘米）開始游離放電。我們稱這種游離放電為“先導放電”，云團對大地的先

37、導放電是云團向地面跳躍（梯級）式逐漸發(fā)展的，當它到達地面時（高出地面的建筑物、架空輸電線等），便會產(chǎn)生由地面向云團的逆主放電。在主放電階段里，由于異性電荷的劇烈中和，會出現(xiàn)很大的電流（一般為幾十千安至幾百千安），隨之發(fā)生強烈放電閃光，這就是閃電；強大的電流把閃電通道內的空氣急劇加熱到一萬度以上，使空氣驟然膨脹而發(fā)出巨大響聲，這就是雷，這就形成了雷電。7、三種雷電危害 據(jù)介紹，雷電分直擊雷、感應雷和球形雷，最常見的是直擊雷和感應雷。直擊雷顧名思義就是直接打擊到物體上的雷電；感應雷即通過雷擊目標旁邊的金屬物等導電體感應，間接打擊到物體上；球形雷則像火球一樣，會飄進室內。大廈一般要安裝避雷針、避雷帶

38、和避雷網(wǎng)，主要預防直擊雷和感應雷，所采用的材料一定要精密。預防球形雷主要方法是關閉門窗，防備球形雷飄進室內；如果球形雷意外飄進室內，千萬不要跑動，因為球形雷一般跟隨氣流飄動。如果在野外遇到球形雷，也不要跑動，可拾起身邊的石塊使勁向外扔去，將球形雷引開，以免誤傷人群。據(jù)專家介紹，家用電器都是低壓產(chǎn)品，一般都安裝了不同類型的避雷針，采取了相應的防雷措施。在野外，千萬不要高舉雨傘等。人乘坐在車內一般不會遭遇雷電襲擊，因為汽車是一個封閉的金屬體，具有很好的防雷電功能，一些油車后面拖著一條鐵鏈，也是一種防雷設備。專家提醒，駕車遭遇打雷時務必不要將頭手伸向車外。雷電造成的危害見下圖.直擊雷是如何造成建筑物

39、損壞呢？ 一個合格的建筑物應具有如下的防雷設施。即在建筑物要有防直擊雷措施，也就是建筑物天面必須要有避雷針、網(wǎng)、帶的保護；對高層建筑來說，建筑物除了要有防直擊雷措施外，還要有側擊雷防護措施，這些防雷措施應符合GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范或其他規(guī)范的有關要求，同時該建筑物還應經(jīng)當?shù)胤览诇p災部門的竣工驗收，驗收合格后發(fā)廣東省防雷設施合格證。沒有取得防雷設施合格證的建筑物依據(jù)廣東省防御雷電災害管理規(guī)定第九條不得投入使用，如果投入使用出現(xiàn)雷擊事故，責任由開發(fā)商或業(yè)主負責。要了解本建筑物是否具有合格證可通過網(wǎng)上查詢的方式進行，網(wǎng)址:。另外，建筑物投入使用滿一年的，還要經(jīng)過當?shù)胤览诇p災部門的安全檢

40、測，這樣才能確保建筑物防雷設施的安全。 雷電電磁脈沖又是如何造成電器設備損壞呢？ 一是直接遭受直接雷擊而損壞。如果電器設備放在室外，如安裝在建筑物天面的太陽能熱水器、空調主機、電動風機等等，這些電器設備一旦受到雷擊，就會損壞這些電器設備，同時雷電流還會沿著與太陽能熱水器、空調主機相連接的銅管串入室內，如果此時是有人在使用熱水器或空調，會導致人員傷亡或室內機燒毀的發(fā)生；如果電器設備放在室內，雷擊導致電器設備損壞的情況比較少見，因為它們有建筑物的保護，受到直擊雷的雷擊概率很小。 二是雷電電磁脈沖沿著與電器設備相連的電源線、信號線侵入電器而造成電器設備損壞，這種電磁脈沖的危害稱為傳導性危害。如雷電電

41、磁脈沖通過電話線傳入電話機、傳真機或與電話線連網(wǎng)的電腦網(wǎng)絡系統(tǒng)，通過電視天線傳入電視機，通過電源線傳入建筑物室內的每一個電器設備，90%以上的電器設備受雷擊損壞多數(shù)是通過這一途徑造成的，所以應重點防范。 三是電器設備的接地線（該接地線多數(shù)是電源線的地線）在雷擊時，產(chǎn)生瞬間的高電位，產(chǎn)生反擊或因接地線設計不合理，分布電感過大，泄流不暢而引起家用電器損壞。 四是電器設備的安裝方法，包括線路的布局、擺放的位置不規(guī)范，受雷電在空間分布磁場的影響而損壞，這種磁場脈沖的危害稱為輻射性危害。例如當這個磁場強度達到0.07高斯時，會使電子計算機出錯；當這個磁場強度達到2.4高斯時，電子計算機的MOS器件會完全

42、損壞。 9、雷電怎可不防！    自今年2月打響了第一個雷聲以來，揭陽市就處在陰霾、雷雨籠罩之中。特別是近期，雷暴頻繁光臨著我市各區(qū)，長長的閃電從天而泄，仿佛下一秒就會身邊閃過，讓我們極度恐慌。     怎樣才能避免建筑物遭受雷擊，確保居民生命財產(chǎn)安全呢？隨著科技的進步，人們對雷電發(fā)生的機理、危害途徑和形式的認識，打破了過去一直以來認為雷電是不可抗拒的自然災害的觀念。根據(jù)揭陽市防雷減災管理辦公室專家介紹，雷電可防，關鍵是提高自我防護雷電意識，做足防護措施。防雷設施是建筑物質量的重要組成部分，不僅應具備直擊雷防護措施

43、，還應具備雷電電磁脈沖的防護措施。那么，怎么樣才能夠起到保護建筑物和建筑物內人員和設備的安全？首先我們先了解一下建筑物一套完善的防雷設施是什么樣子的。建筑物防雷設施應包括對直擊雷、側擊雷和感應雷的防護三大部分。相對于一座建筑物來說，直擊雷指雷電擊中建筑物的天面部分；側擊雷是指雷電擊中建筑物的天面以下、地面以上的部分；直擊雷、側擊雷防護設施主要是保護建筑物本身不受雷電損害，以及減弱雷擊時巨大的雷電流沿著建筑物泄入大地時對建筑物內部空間產(chǎn)生的各種影響；感應雷則是指當雷云發(fā)生自閃、云際閃、云地閃時，在進入建筑物的各類金屬管、線上產(chǎn)生的雷電電磁脈沖和在建筑物內部空間產(chǎn)生的雷電電磁脈沖（LEMP），感應

44、雷的防護措施是對這種雷電電磁脈沖起限制作用，從而保護建筑物內各類電器設施的安全。具體來說，防雷設施包括：接地體、引下線、避雷網(wǎng)格、避雷帶、避雷針、均壓環(huán)、等電位、避雷器等8個技術環(huán)節(jié)。國家強制性標準建筑物防雷設計規(guī)范（GB50057-94）中做了明確的規(guī)定。顯然，建筑物防雷設施的建設是整個社會防雷減災的基礎性工作。     中華人民共和國安全生產(chǎn)法明確規(guī)定：為確保防雷設施的建設質量，必須做到防雷設計與建筑設計同步進行；防雷施工與建筑施工同步進行；同時投入生產(chǎn)和使用的“三同時”。防雷設施的設計，應充分調查建筑物所在地理、地質、土壤、氣象、環(huán)境和雷電活動規(guī)律

45、，以及建筑物的使用性質等基礎資料，施工部門必須嚴格按圖施工。 3線路的防雷措施3.1避雷針和避雷線：雷電過電壓的幅值可高達數(shù)十萬伏、甚至數(shù)百萬伏，如不采取防護措施，電力設備的絕緣一般是難以耐受的。防直擊雷最常用的措施是裝設避雷針（線）。當雷云的先導通道開始向下伸展時，其發(fā)展方向幾乎完全不受地面物體的影響，但當先導通道到達某一離地高度，空間電場已受到地面上一些高聳的導電物體的畸變影響，在這些物體的頂部聚集起許多異號電荷而形成局部強場區(qū)，甚至可能向上發(fā)展迎面先導。由于避雷針（線）一般均高于被保護對象，它們的迎面先導往往開始得最早、發(fā)展得最快，從而最先影響下行先導的發(fā)展方向，使之擊中避雷針（線），并

46、順利泄入地下，從而使處于它們周圍的較低物體受到屏蔽保護、免遭雷擊。在先導放電的起始階段，由于和地面物體相距甚遠（雷云高度達數(shù)km），地面物體的影響很小，先導隨機地向任意方向發(fā)展。當先導放電發(fā)展到距地面高度較小的距離H時，才會在一定范圍內受到高度為h的避雷針（線）的影響，發(fā)生對避雷針（線）的放電。在傳統(tǒng)的避雷針保護作用的模擬試驗中，一般當h30m時，采用H20h；當h30m時，H600m。避雷針（線）是接地的導電物，它們的作用就是將雷吸引到自己身上并安全地導入地中。因此，避雷針（線）的名稱其實并不確切，叫做“引雷針（線）”更為合適。為了使雷電流順利下泄，必須有良好的導電通道；因此，避雷針（線）的

47、基本組成部分是接閃器（引發(fā)雷擊的部位）、引下線和接地體。避雷針（線）的保護范圍是指被保護物體在此空間范圍內不致遭受雷擊。由于雷電的路徑受很多偶然因素的影響，要保證被保護物絕對不受直接雷擊是不現(xiàn)實的，因此保護范圍是按照99.9%的保護概率（即屏蔽失效率或繞擊率為0.1%l而定的。保護范圍是根據(jù)在實驗室中進行的雷電沖擊電壓放電的模擬試驗結果而求出的，并經(jīng)多年實際運行經(jīng)驗的校核。3.2接地電阻的計算 人工接地體或自然接地體的對地電阻和接地線電阻的總和，稱為接地裝置的接地電阻。接地電阻的數(shù)值等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地中電流的比值。按通過接地體流入地中沖擊電流求得的接地電阻，稱為沖擊接地電阻

48、；按通過接地體流入地中工頻電流求得的電阻，稱為工頻接地電阻. 計算機的接地裝置 以上僅對計算機的接地方式作了若干說明，這里將討論實際的接地裝置。 （1）接地極 為防止因其它電氣設備的干擾引起電位變化，接地極應做成專用接地極。但是，在大型建筑物密集的地區(qū)和地電阻率較高的地區(qū)，因鋪設專用的接地網(wǎng)有困難，或專用接地網(wǎng)的接地電阻困難時，可使用共同的接地裝置。例如使用大樓的鋼筋結構和防雷接地的地網(wǎng)，為減小從其它方面來的影響，應盡可能地靠近接地裝置引接地分支。 在接地的施工、設計時，認真研究和施工是十分必要的，還要防止直流泄漏電流和高頻電流引起的接地體的腐蝕和發(fā)熱。在兩點接地系統(tǒng)中，正常情況下將產(chǎn)生對地電

49、位升高，應把接地極從其它系統(tǒng)中隔離出來，并進行深埋，以消除其影響 這里引出兩個系數(shù)，即沖擊系數(shù) 及利用系數(shù) 。 的含意是接地體的沖擊電阻與工頻電阻之比。在雷電放電時，流過接地裝置的電流密度很大，波頭陡度也很高，使接地體周圍的土壤中產(chǎn)生局部火花放電，其效果相當于增大了接地體的尺寸，從而起到降低接地電阻的效應。所以，沖擊接地電阻實質上就是沖擊接地電流作用下的接地裝置的接地電阻。電流的密度越大，土壤電阻率愈高，土壤組成愈不均勻，接地電阻值下降也愈多。 由n個相同水平射線接地體組成的接地裝置，其沖擊接地電阻 為 3.3 對接地裝置及接地電阻的要求應設接地裝置的設備及接地電阻值 設在非瀝青地面的居民區(qū)內

50、，無避雷線小接地短路電流架空電力線路的金屬桿塔、鋼筋混凝土，接地電阻均不宜大于30。 裝在配電線路上的開關設備、變壓器和電容器，總容量小于100kVA的變壓器及柱上油開關，接地電阻應不大于10；總容量為100kVA及以上的變壓器，接地電阻應不大于4。 在中性點直接接地的低壓電網(wǎng)中，零線應在變壓器出口接地之后，在干線、分支線及終端以及沿線每隔1km處重復接地。在總容量大于100kVA的變壓器中，每個重復接地電阻應不大于10；小于100kVA的變壓器應不大于30，接地長度應不少于3km處，每處接地電阻不大于10。 防止雷電波沿低壓線路入侵建筑物，接戶線上的絕緣子鐵腳應接地，接地電阻不宜大于30。

51、有避雷線的配電線路，其接地裝置在雷雨季節(jié)干燥時期的工頻電阻，不宜大于表712中所列的數(shù)值 中性點直接接地的低壓網(wǎng)和高低壓并架電力網(wǎng)的鋼筋混凝土電桿的鐵橫擔或鐵桿，應與零線連接；鋼筋混凝土桿的鋼筋宜與零線連接；中性點非直接接地的低壓電網(wǎng)，其鋼筋混凝土桿宜接地，鐵桿應接地，接地電阻不宜超過50。土壤電阻率 （·m）工頻接地電阻（）100及以下10100以上至50015500以上至1000201000以上至2000252000以上30 雷電流的特性是幅值大，時間短。因此，在伸長的接地體中，由于接地體的電桿作用使沖擊接地電阻增大。若在接地體長、土壤電阻率高、雷電流陡度大的情況下，采用伸長的接

52、地裝置時 增加越甚。所以，接地體過分伸長，效果并不理想。因此規(guī)程中規(guī)定，放射形接地體每根的最大長度，根據(jù)土壤電阻率確定，見表713土壤電阻率 （·m）最大長度（m）4080100 若接地裝置由很多水平與垂直接地體組成時，為減少相互屏蔽作用，垂直接地體的間距不應小于其長度的2倍；水平接地體的間隔可根據(jù)具體條件而定，但不宜小于5m。接地體的規(guī)格及連接 人工接地的水平接地體可采用圓鋼、扁鋼；垂直接地體可用角鋼、圓鋼及鋼管。截面積應符合熱穩(wěn)定要求及均壓的要求，且不應小于表714的規(guī)定。低壓設備用裸或絕緣鋁接地線截面不小于6mm2或2.5 mm2。種類規(guī)格地上地下屋內屋外圓鋼直徑（mm）566扁鋼截面積（mm2）244848厚度（mm）344角鋼厚度（mm）22.54鋼管壁厚（mm）2.52.53.5 敷設在腐蝕性較強處的接地裝置，應根據(jù)腐蝕的性質采取熱鍍錫、熱鍍鋅等防腐措施，或者適當增大接地體的