架空線路的防雷保護

第三部分

架空輸電線路的防雷保護第一節(jié)概述1.1線路防雷工作的重要性1.2輸電線路上出現(xiàn)的雷電過電壓的種類1.3衡量線路耐雷性能的主要指標1.4線路防雷設計的選定原則1.1線路防雷工作的重要性（1）架空線路長度大，暴露在曠野，易受雷擊。（2）雷擊線路使絕緣子閃絡，導致跳閘，使供電中斷。（3）雷擊線路形成的過電壓沿線路傳播并侵入變電所和發(fā)電廠，造成變電站雷害事故。1.2雷電過電壓的種類（1）感應雷過電壓——雷擊線路附近地面，由于電磁感應引起的。（2）直擊雷過電壓——雷直接擊于線路

1）雷擊塔頂

2）雷擊避雷線檔距中央

3）雷繞擊導線1.3衡量線路耐雷性能的主要指標（1）耐雷水平定義：雷擊時線路絕緣不發(fā)生沖擊閃絡的最大雷電流幅值，kA。表1各級電壓送電線路的耐雷水平

額定電壓

(kV)3566110

220

330500

耐雷水平

(kA)20~3030~6040~7575~110100~150125~1751.3衡量線路耐雷性能的主要指標（續(xù)）（2）雷擊跳閘率定義：雷電活動強度都折算為40個雷日、線路長度折算至100km條件下，每年雷擊引起的線路跳閘次數(shù)，次(/100km·年)。跳閘率越高，耐雷性能越差。1.4線路防雷設計的選定原則（1）提高耐雷水平，降低雷擊跳閘率，既避免線路因雷擊而頻繁跳閘，又不使線路防雷投資過于增加。（2）線路具體的防雷措施應根據(jù)電壓等級、負荷性質(zhì)、系統(tǒng)運行方式、雷電活動強弱、地形地貌和土壤電阻率等條件，結合運行經(jīng)驗，通過技術經(jīng)濟比較后合理選定。第二節(jié)感應雷過電壓2.1感應過電壓的產(chǎn)生2.2雷擊線路附近大地時導線上的感應雷過電壓2.3雷擊桿塔塔頂時導線上的感應雷過電壓2.1感應過電壓的產(chǎn)生在雷云對地放電過程中，放電通道周圍空間電場急劇變化，并在鄰近的導線上產(chǎn)生感應過電壓，它包含靜電感應和電磁感應兩個分量。2.1感應過電壓的產(chǎn)生（續(xù)）圖1(a)中，在有負電荷雷云的先導放電階段，由于靜電感應，在導線表面電場強度E的切向分量Ex的驅(qū)動下，與雷云異號的正電荷被吸引到靠近先導通道的一段導線上排列成束縛電荷，而導線中負電荷則被排斥到導線兩側遠方或經(jīng)線路的泄漏電導和系統(tǒng)的中性點逸入大地。2.1感應過電壓的產(chǎn)生（續(xù)）圖1(b)中，主放電開始以后，先導通道中的負電荷自下而上被迅速中和，由雷擊所造成的靜電場突然消失，于是輸電線路上的束縛電荷就變成了自由電荷，所形成的電壓波迅速向線路兩側傳播。由此形成的電流i乘以線路波阻Z，即為向兩側運動的靜電感應過電壓的流動波u=iZ。2.1感應過電壓的產(chǎn)生（續(xù)）感應過電壓的兩個分量（1）靜電分量：因先導通道中電荷突然中和而引起的感應過電壓，如圖1(b)所示。

（2）電磁分量：當發(fā)生主放電時，伴隨著雷電流沖擊波，在放電通道周圍空間產(chǎn)生強大的電磁脈沖場，它的磁通若有與導線鉸鏈的情況，就會在導線中感應出一定的電壓，稱為感應雷過電壓的電磁分量。

2.1感應過電壓的產(chǎn)生（續(xù)）

由于主放電通道與導線基本上是互相垂直，互感不大。再者，主放電速度為光速的（1/20~1/2)，因此電磁感應分量不會很大。總的說，電磁感應分量要比靜電感應分量小很多，約為后者的1/5?？紤]到這兩種分量出現(xiàn)最大值的時刻不同，故在感應雷過電壓幅值的構成上，靜電感應分量將起主要作用。2.2雷擊線路附近大地時導線上的感應雷過電壓（1）無避雷線當S>65m時，（1）式中，為感應電壓幅值，kV;為雷電流幅值，kA；為導線懸掛平均高度，m；為直接雷擊點距線路的距離，m。2.2雷擊線路附近大地時導線上的感應雷過電壓（續(xù)）

由（1）式可知，感應過電壓與雷電流幅值成正比，與導線對地平均高度成正比，越高則導線對地電容越小，感應電荷產(chǎn)生的電壓就越高；感應過電壓與雷擊點的至線路間的水平距離成反比，越大，感應過電壓越小。2.2雷擊線路附近大地時導線上的感應雷過電壓（續(xù)）

感應雷過電壓一般不超過500kV，對110kV及以上的線路，由于絕緣水平較高，一般不會引起閃絡事故。所以，感應雷在110kV及以下的線路中應重點防治，對于高壓線路，防雷工作主要以防止直擊雷為主。2.2雷擊線路附近大地時導線上的感應雷過電壓（續(xù)）（2）有避雷線

當雷擊線路附近大地時，需考慮避雷線的電磁屏蔽作用。應用疊加原理，假設避雷線不接地，導線和避雷線上感應過電壓分別為

（2）

（近似地?。?.2雷擊線路附近大地時導線上的感應雷過電壓（續(xù)）

式中，、分別為導線和避雷線上感應過電壓的幅值，kV；、分別為導線荷避雷線對地平均高度，m。實際上避雷線是接地，電位為零。為此，設想在不接地的避雷線上疊加一個的電壓，于是此電壓將在導線上產(chǎn)生耦合電壓，k是雷線與導線間的耦合系數(shù)。2.2雷擊線路附近大地時導線上的感應雷過電壓（續(xù)）

故有避雷線后，作用在絕緣子串兩端的感應雷過電壓下降為

（3）2.貿(mào)2雷擊掠線路這附近變大地滅時導長線上目的感已應雷騰過電涂壓（貴續(xù)）無避伶雷線有避節(jié)雷線2.友2雷擊腔線路皇附近溝大地濱時導展線上嫂的感堪應雷遼過電毅壓（席續(xù)）——避雷錘線的鉛作用千之一全：耦合戶作用耦合擇系數(shù)晝越大才，則盞導線錄上的芹感應破過電造壓越低豈。當哄計及獻電暈怨后的扯耦合身系數(shù)丑如表2所示。表2耦合貸系數(shù)川的電麗暈校鴿正系歇數(shù)電壓等級(kV)20~3566~110154~330500雙避雷線1.11.21.251.28單避雷線1.151.251.3～2.識3雷擊健桿塔叫塔頂扮時導霸線上脂的感部應雷躍過電綁壓在加的頑范圍載內(nèi)的受雷將斬被線伯路吸堪引而雀擊中壩線路萍本身。欄雷擊語線路繩桿塔測時，怨由于堪雷電嘴通道愚所產(chǎn)販生的懲電磁正場的迅速鋪變化配，將稻會在禍導線歲上產(chǎn)賺生很蓮高的債感應悠過電饅壓。（1）無肝避雷范線時（4）式中歇，但為感憲應過聾電壓疑系數(shù)喉，kV脫/m，其街數(shù)值然等于廚以計的結雷電亞流平抵均陡填度，灘即聾。2.弓3雷擊哈桿塔秋塔頂蘆時導代線上袖的感腥應雷風過電鄙壓（態(tài)續(xù)）（2）有斷避雷灰線時迷，由存于屏對蔽作蝦用（5）式中周，k為耦算合系尺數(shù)。第三榨節(jié)延直音擊雷具過電喉壓3.驅(qū)1雷擊細塔頂脖時直扁擊雷幟過電亂壓3.姿2雷擊懼避雷潤線檔退距中忌央時愈直擊漸雷過咐電壓3.濱3雷繞哲擊導距線時捷直擊世雷過蘋電壓3.級1雷擊質(zhì)塔頂拳時直母擊雷擋過電孕壓（1）無各避雷惕線如圖2(黑a)所示詢，雷禿擊塔頂T點，忙雷電長流通著過桿駱塔經(jīng)沖畏擊接位地電撞阻防Rc賄h散入大樓地，體取桿招塔電逢感為Lgt，等呀值電拿路如缺圖2(甘b)所示。3.每1雷擊燭塔頂媽時直役擊雷吳過電獎壓（濁續(xù)）由此目可得攻塔頂御電位瓦為（6）其幅料值為（7）而雷視擊塔慕頂時汪產(chǎn)生甘的感紀應雷帝過電論壓海由嘗（4）式計桿算，若即3.泊1雷擊謙塔頂促時直繞擊雷藝過電嚼壓（陣續(xù)）故作柜用在來絕緣殘子串瞇上的介過電沈壓為（8）注：1.通常題雷云輔電荷振為負倒極性丹，故袖導線州上感繞應電遺壓助為沉正極鼠性，牧塔頂太電位國為負逃極性進，絕奮緣子稈串承泊受正償極性盛沖擊站電壓劑值守。2.當丸時典，絕嫂緣子身串閃末絡，偵即桿漿塔電吃位對熊某相叮導線爬反擊簽，使府該相縱導線守接齡地。3.除1雷擊詳塔頂購時直滲擊雷耀過電撈壓（汁續(xù)）單相賺線路雖在此柴電壓炭下遭鑰反擊宰后，累此相然導線濱相當衡于一勻根避產(chǎn)雷線膀，此芬時它附具有揉塔頂痛電位授，在鈴其他等兩相窗導線斜上出住現(xiàn)耦句合電逐壓惜，其友他兩丟相導滴線上蛛的感威應雷陷過電董壓下梁降至競（息為雷卷電流嚷陡度銷）。聞未閃井絡兩帆相絕針緣子稅鏈承沾受的麥過電傾壓為（9）3.愉1雷擊苦塔頂駐時直者擊雷丟過電悅壓（獲續(xù)）當足時太，在柴兩相既中耦日合系切數(shù)k較小疤的一違相被反擊姥，此務時的餃耐雷番水平I為：（10）由此按可知挑，增噴加線魔路絕停緣強尊度、廟增大斑導線昌間的乏耦合系調(diào)數(shù)、批減小澆桿塔籍接地棋電阻觀、減泉小桿拴塔電鉛感等計措施均司可提塑高線澤路的纏耐雷捧水平控。3.辨1雷擊淘塔頂想時直斑擊雷醋過電購壓（膚續(xù)）（2）有懂避雷扮線塔頂醉電位吉為（11）（12）為分銅流系垮數(shù)，沫表示張避雷察線的資分流作瞇用，若。3.橫1雷擊癢塔頂記時直爪擊雷叛過電夕壓（栗續(xù)）當塔仇頂電錯位為蜘時，龍與塔桌頂相椅連的譯避雷蜘線上灶也有相同路的電況位，棟導線的上將匠產(chǎn)生貼耦合母電壓萄，蒼此電扛壓與雷娛電流穿同極爛性。旁此外惜，由詳于雷益電通蠻道電扎磁場侮的作用產(chǎn)，在噸導線境上尚濫有感預應過險電壓挽，顆此電揭壓與雷吉電流懇反極鮮性，儀所以義導線原電位緒的幅裙值為（13）3.籮1雷擊睜塔頂康時直魚擊雷蘭過電剩壓（丑續(xù)）絕緣岡子串訓兩端革電壓啟為塔誰頂荷尿?qū)Ь€糧電位凍之差（14）當雷城電流折較大遷，沖媽擊接仗地電吊阻較吹大時咐，時，貝絕緣刻子串舞閃絡釘，耐芒雷水條平為（15）3.豆2雷擊留避雷撫線檔宮距中摸央時3.鐮2雷擊熄避雷股線檔借距中授央時球（續(xù)鐮）雷擊臣避雷女線檔斥距中不央時宴，只轎要檔曉距中順央的導、忠地線使間空庸氣距嘗離滿株足下滾述經(jīng)擠驗公似式，主則一般不顯會出劈燕現(xiàn)擊賤穿事掠故萍。（16）式中忘，S為避與雷線混與導頑線的調(diào)空氣艷間隙墾，m；l為檔距冰，m。3.隸3雷擊麥導線添時的被直擊亂雷過妖電壓（1）無越避雷賣線3.值3雷擊犯導線虧時的滲直擊盤雷過伐電壓墓（續(xù)贏）認為曉在雷菜擊點廚沒有喪波的市折、貸反射孤，根弓據(jù)圖5(維b)等值撈電路店，可魚以求耐得雷彩擊點庭的直悉擊雷乏過電冤壓的弟幅值為(1供7)若考母慮電傍暈影運響，小取22仰0k截V及以馳下線才路波致阻抗Z為40忽0歐，竊則雷逼擊點秘電位麥為(1致8)3.扮3雷擊午導線惠時的福直擊王雷過關電壓真（續(xù)柏）如果坡，膀線路左絕緣賭就發(fā)偉生閃屈絡，備此時和耐雷水蜜平為（19）注：經(jīng)我國60呈kV及以退下架緊空線乘路一致般無貼避雷縱線，法雷擊瞇導線我時的壯耐雷校水平誘是很絨低的士。3.姿3雷擊奪導線襪時的拉直擊穗雷過誦電壓葬（續(xù)徹）（2）有蓄避雷艇線雷繞瘋擊導序線時擇產(chǎn)生冠的過調(diào)電壓膛與無廳避雷拴線的遮情況相同蟻，可巡壽用式(1秧9)計算冬，相怖應的謀耐雷指水平峰為（20）3.緊3雷擊易導線真時的罩直擊柳雷過所電壓黎（續(xù)活）裝設鮮避雷欣線后藍，雷扶繞擊莫于導沿線的屠概率落用繞嚼擊率誦表示。對平無原地逢區(qū)線桿路（21）對山諸區(qū)線岸路（22）式中農(nóng)，揭為一壇次雷底擊線勵路中去出現(xiàn)現(xiàn)繞擊別的比墳例；惠為拒桿塔上慮避雷濟線對增外側藏導線裙的保追護角寸；h為桿圖塔高響度。第四斯節(jié)告輸帶電線墨路的鉗雷擊晶跳閘霸率4.牽1雷擊沫跳閘立率定復義4.菊2所需喇具備競的條辛件4.兵3雷擊妻跳閘厲率的送計算4.艱1雷擊返跳閘香率定葬義雷擊魯跳閘捧率熔是請指雷放電活文動強籠度都抹折算普為每腥年40個雷國日、犁線路撥長度就折算所至10炕0k桌m(xù)的條急件下量，每年雷紀擊引狀起線看路跳夫閘的蓋次數(shù)宏，即袖次/(饅10滑0k規(guī)m·年)排.工程恥設計廟中，瘡它是冤衡量既耐雷角性能已的綜鳥合指淺標。4.耐2所具乳備的愿條件首先閑雷擊命電流財必須蟻超過展線路苦耐雷拼水平衡，引起戶線路公絕緣咳發(fā)生另沖擊護閃絡刪；接著腳在沖圈擊閃瘦絡通和道上熱建立俗起工鉗頻電弧，巡壽從而趕才會炸使繼鉤電保遭護裝打置動氏作，戶斷路器跳駁閘。4.倉3雷擊嗎跳閘伍率的沒計算雷擊飼次數(shù)設N為每10算0k譽m線路急每年打（40個雷冤電日攝）遭桃受雷困擊的次脈數(shù)（23）式中句，旅為地叔面落擋雷密恥度，提取0.尺01銳5次/(副km案2·雷日)；A為線部路等牙值受子雷寬雙度，m，一先般取盤，為避噸雷線愁的平親均高王度，m。在注無避拘雷線域時，納為最上由層導敏線的心平均萌高度伸。4.任3雷擊悼跳閘腔率的翁計算拴（續(xù)撈）建弧叼率在線輩路沖寇擊閃水絡的闖總數(shù)遼中，超可能州轉(zhuǎn)化滿為穩(wěn)定混工頻量電弧成的比賽例。拔按下裕式計音算（24）式中隨，E為絕買緣子騙串的巡壽平均捷運行墾電壓續(xù)梯度滲，kV扒/m。若餅，則塔，制線路泳不會額雷擊液跳閘膨。4.捏3雷擊蘆跳閘拐率的嘩計算結（續(xù)悟）有效曬接地屠系統(tǒng)（25）對中訪性點宗絕緣錫、消喝弧線禍圈接兩地系和統(tǒng)（26）式中扶，僚為系尸統(tǒng)額賣定電致壓，kV；革絕緣沙子串政長度，m；催木橫汪擔線命路的飲線間音距離兇，m。4.碗3雷擊味跳閘陳率的提計算迷（續(xù)勵）雷擊窩跳閘狡率架空嚴線路謊的雷蟲擊跳亮閘率抱應該腔是雷柳擊桿疫塔跳閘率威和規(guī)繞擊趨跳閘離率結之躲和。（27）式中偉，g為擊泄桿率體；幸為繞熊擊率些；普為大毅于或斯等于殲雷擊干塔頂耐愉雷水注平的概穗率；遷為大伐于或短等于劫繞擊暢導線拍耐雷水平本的亡概率織。第五史節(jié)透繞到擊的盡電氣磚幾何吸模型5.敞1電氣盤幾何席模型憶考慮鄉(xiāng)豐的前析提條開件5.努2電氣拍幾何幫模型頌的具曬體分訴析5.潛1電氣離幾何衫模型舊考慮厘的前宣提條脈件（1）由并雷云沸向地旋面發(fā)對展的介先導控放電噴通道潤頭部酬到達隊被擊哪物體痛的臨回界擊認穿距規(guī)離——閃擊菊距離或之前置，受量擊點潤是不錢確定香的。叨先到射哪個狗物體輪的閃著擊距切離以笛內(nèi)，繳即向罰該物帥體放拍電。5.葡1電氣常幾何方模型痛考慮建的前楚提條改件（巡壽續(xù)）（2）閃省擊距盈離的芳大小叨和先翠導頭前部的度電位范有關擠，因調(diào)而與邪先導競通道袍的電踢荷密緩度有佳關。顫后者田又決把定了不隨后駁出現(xiàn)測的雷忽電流功幅值舞。所勿以認壯為閃害擊距店離是他雷電掏流幅秘值的開函數(shù)梢。擊距液與預測殃電流孟的關釣系可開表達睬為（28）5.仗1電氣醬幾何友模型造考慮綱的前盲提條輛件（原續(xù)）（3）不莖考慮氏雷擊面目的漏物體慮的形辱狀和冶鄰近滔效應弦等其心他因閉素對殺閃擊伴距離巾的影代響，距假定陣先導臟對桿閑塔、宮避雷閘線、矮導線棍的閃肉擊距乳離相態(tài)等。（4）假名定先話導接捕近地洽面時牛的入讓射角湊必服標從某拘一給剖定的季概率倦分布慢函數(shù)捉，垂侍直落皆雷密灶度最喚大，后水平塔落雷唉密度牽下降墨到零下。此外班，還農(nóng)應考偽慮地分面傾泛角的巴影響魚。分吃析時帳取檔授距內(nèi)傭?qū)Ь€積、地唱線對倦地的書平均宇高度番。有醫(yī)時還液要計杠及風非速的宰影響尾等。5.滾2電氣亂幾何幟模型什的具搭體分帖析（1）臨宜界擊似距（29）式中僵，腿、疤為避羅雷線臘和輸唐電線慨路的能高度絮，m；為避哀雷線步的?；曜o角針。5.呆2電氣雪幾何升模型仙的具泛體分略析（姑續(xù)）通常舌有辦，故起可以軍簡化爬為（30）再可蘋求出樹相應衛(wèi)于叢的雷災電流期，嘴是股可能型發(fā)生繞擊縮慧的最浮大雷卸電流關，即嬸只有朗雷電室流小加于云時才扶會有繞浮擊。5.斑2電氣澤幾何耽模型觸的具少體分化析（義續(xù)）（2）允恢許擊豎距并非盲所有但繞擊睬都會舊引起臣線路濫絕緣最閃絡甜，只尋有當雷電液流大兼于雷莊擊導湊線的聚耐雷遠水平拿時才亦會引妖起絕緣茂閃絡肢，可葡得相尚應于屯的擊奧距售，即（31）稱攪為其允許盛擊距肚。5.盯2電氣丹幾何塊模型攪的具到體分疼析（真續(xù)）若人競為地征改變風避雷龍線的膽保護粱角稿，遞使跪，則班時不刃發(fā)生坡繞擊隔，奶時眾，有靠繞擊泊而不發(fā)生綠閃絡澤，這槍種情億況稱饞為有民效屏營蔽。若層，則費有發(fā)齡生繞吵擊閃買絡的扁可能塊，稱森為部分屏并蔽。令題，楚可得選有效下屏蔽繳時的秤避雷醉線所貌需保雹護角。5.們2電氣尤幾何撒模型被的具串體分瞇析（游續(xù)）（3）繞黨擊率在部偉分屏騙蔽情王況下俘，將發(fā)旋生一蟲定的因繞擊尚概率和跳箏閘次維數(shù)。雷電贊流幅粒值為踢的雷擊下賢導線踩著雷瘋的繞抱擊率（32）5.銷2電氣商幾何龍模型尸的具掌體分主析（靠續(xù)）（4）繞計擊跳峽閘率應根旨據(jù)允楚許擊片距材將繞濾擊區(qū)擾分為拴繞擊靠閃絡區(qū)Ⅰ和繞壇擊非棗閃絡踢區(qū)Ⅱ兩部誰分廢。每膛一雷畜日每慌單位長往度線策路繞餅擊閃扣絡次修數(shù)詳為（33）5.澇2電氣諒幾何洪模型佩的具貍體分更析（礙續(xù)）在獅中煮能建寶立工帳頻電丸弧的服次數(shù)話（即始繞擊跳所閘次族數(shù)）敗為（34）式中貍，燭為建斗弧率顫。根據(jù)喊，可和換算球至每胸百公痕里?年的身繞擊偶跳閘率偉。第六繡節(jié)什輸電朱線路壘的防揉雷措失施6.果1防雷菠措施億的介島紹6.謊2四道團紡線拉的意詠義6.熟1防雷策措施架設土避雷粗線其主荷要作朽用是合防止風雷直怕?lián)魧烤€。查同時永還有以繩下作積用：——在雷水擊塔例頂時沒起分本流作禮用，壓從而觀減小隨塔頂石電位蠟；——對導尋線有茅耦合腳作用菊，從食而降趙低絕最緣子南串上為的電備壓；——對導眼線有臣屏蔽驅(qū)作用踩，從夾而降拾低導規(guī)線上水的感叛應過喘電壓撐。6.緊1防雷駕措施隸（續(xù)鋸）輸電泛線路孤愈高轟，采峽用避泉雷線熄的效佩果愈好。醒我國11劉0k厭V線路渡一般盈全線淺架設泥避雷線，22舍0k慈V及以沈上線論路則旺是全決線架聽設避貨雷線。35盆kV及以途下的蘭線路舟，一闖般不仙在全摔線架設避著雷線恭。為了順提高荷避雷翅線對咸導線搜的屏鐵蔽作描用，肚減小繞躲擊率竄，避聰雷線竿的保北護角處較小榨，通訂常采用20驕°～30煎°，甚鍬至負圣保護厘角。6.糞1防雷眉措施剃（續(xù)蹲）通常纏，避療雷線鋤應在崖每基囑桿塔東處接妖地。父但在超駕高壓幫線路藝上，顛將避潑雷線嘴經(jīng)一悲小間嶺隙對地絕鑰緣。念當線境路正蜜常運仁行時完，避剩雷線根是絕緣的廚；當殲線路斷出現(xiàn)占強雷煌云電繩場或戰(zhàn)雷擊霸線路時，辱小間吊隙擊倘穿，辜避雷覆線自側動轉(zhuǎn)