送电线路雷电过电压相关参数计算

1.6雷电的防护GB50057-94中对雷防提出的总则（第1.0.1条）规定:“为使建筑物(含构筑物,下同)放雷设计因地制宜地采取放雷措施,防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制定本规范。

”————注意，这里提的是“防止或减少”而不是一概要求“防止”，同时也提出考虑安全可靠、技术先进和经济的合理要同时考虑。

在标准的条文说明中指出：“有人认为，建筑物安装防雷装置后就万无一失了。

从经济的观点出发，要达到这点是太浪费了，因此特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按照本规范设计的防雷装置的安全度不是100% 。

1.6.1直击雷的防护防直击雷的外部装置包括接闪器（避雷针、避雷带、避雷线、避雷网）、引下线、接地装置，另外也包括屏蔽措施，通过这些装置迅速地将把雷电流泄放放入地。

1.6.2 电涌的防护为保护设备安全和抑制各种雷电感应引起的浪涌过电压，必须采取系统有效的保护措施，即在电源线信号线上加装浪涌抑制器。

1.6.3等电位连接为防护雷电流引起电磁感应和地电位反击的破坏作用，所有允许连接的设备金属外壳，接地的金属管线和导体间应进行的等电位连接。

是防雷电引起的电磁感应、地电位反击的重要措施(但不允许连接的导体之间防反击是以保持足够的距离实现——防闪络)。

从实质上讲电涌保护也是一种瞬间的等电位连接，是用SPD器件把不能连续与地连接的通电导体（电源线、信号线）与地连接起来。

1.6.4屏蔽用于防护雷电引起的电磁脉冲辐射的破坏作用。

1.6.5防闪络措施对于不能采取等电位连接和使用点涌保护器防护时，通过保持距离抑制雷电引起的地点位反击和电磁感应等的破坏作用。

（下图为基站防雷系统图）1.7 雷电流的特性● 每次雷击的电流波形是随机的，差别很大。

● 雷电流波形一般都是前沿陡而后沿时间相对较长的波形，一般前沿时间在几个微秒到几十个微秒，后沿的半值值时间一般在几十到几百微秒。

10kV配电线路雷击跳闸率的计算分析摘要：电力系统包括发电、输电和配电，以及这5个部分的电源，10kV配电线路是整个配电系统的重要组成部分，10kV配电线路进行电力负荷进行合理科学的分配，因此，稳定运行的10kV配电线路，是整个电源系统的关键。

但配电线路存在绝缘性能差的缺点，配电网网架结构也很复杂，这些特点决定了10kV配电线路防雷效果不甚理想。

此外，雷电将在导线上形成一个可达500kV的感应雷电压，该电压等级的电流超过了10kV配电线路额定绝缘水平。

当前，我国使用中的6～35kV电压级别的配网中，由于雷击跳闸事故频繁发生，同时雷击事故，对电源开关装置的正常运行，电网用避雷器装置和变压器装置造成了很严重的影响。

关键词：10kV配电线路；雷击跳闸率；计算1 10kV线路遭受雷击原因1.1绝缘导线线路防雷措施不力我公司地处江苏宿迁宿豫区，通过改造，10kV配电线路导线已换成了架空绝缘导线，绝缘导线线路遭雷击事故大多数发生在比较空旷或地势较高的区域。

由于城区建筑物及树木等的屏蔽作用，线路遭受直击雷和绕击雷的概率较小，仅约占雷害事故的10%，而线路附近发生的雷云对地放电，产生感应过电压引起的线路故障则占90%。

由于绝缘导线线路防雷措施仍和原来的裸导线线路防雷措施一样，致使在一个雷电日中曾有多条馈线的断路器跳闸，并发生了多起雷击绝缘导线断线事故。

1.2 10kV线路避雷器安装不足虽然配电变压器处安装了氧化锌避雷器，但一些较长的10kV架空线路安装线路型氧化锌避雷器的数量却不足。

1.3 线路上绝缘子清洁度不足线路上采用的P－15针式绝缘子爬电距离为28cm，是多年生工业污染或自然盐、粉尘等污染，如在高湿度的天气条件下的雨和雾，粉尘的湿润污秽表面，表面电导的增加，绝缘子泄漏电流的增加，引起的工频和冲击闪络电压下绝缘子的电压（击穿电压）下降明显。

它甚至可以在工作电压下发生闪络。

1.4 线路导线接触不良早期电网建设中习惯使用并沟线夹作为10kV线路的连接器，有的甚至采用缠绕法接线，这些都不是导线的最佳连接方法，致使导线连接点接触不良，经受不住强大雷击电流的冲击而烧断。

220KV输电线路防雷研究1绪论雷电在自然生活中常有发生，不管是下雨天还是晴朗的天空，都会发生雷击现象，这是一种很简单的自然现象。

雷击放电电压一般会非常巨大，达到数百万伏特的电压以及数十万安培的电流，因此，虽然雷击放电的时间非常非常短暂，仅约0.01秒，但雷电放电时它所放出的能量是相当惊人的。

雷电的危害主要有以下几方面：1、电流雷电放电时产生的冲击电压非常巨大，达到几万甚至几十万伏特，当这么大的瞬态雷击电压冲击电气设备时，会造成电气设备绝缘损坏甚至电气设备内部线路短路等现象，甚至由此引起电气设备发生爆炸。

2、电流产生的大量的热能，其发生热效应时放出的电流达几十甚至上千安培的电流，该热导致金属熔化，并造成危害事故。

3、雷电流机械效应[造成的危害很大，如果物体被雷击到会发色很难过分裂、坍塌、扭曲甚至爆炸等现象，从而造成大量的财产损失和人员伤亡。

4、雷电流会产生静电感应现象，会引起相邻导体产生与雷电流性质相反的电荷，当这些导体感应出电荷并当其来不及消散事，会产生高压放电现象，从而引起火灾。

5、雷击时将会产生电磁感应，在雷击点感应出超强的交变磁场，由交变磁场感生出的电流会导致某些电气设备过热从而损坏电气设备，并影响供电的稳定以及安全性。

1.1 输电线路防雷设计的重要意义传输线路在电力系统中占据着最重要的作用，它的最大也最突出的作用就是把发电厂发出的电能输送到各个地方，全国各地每个地方都需要用电，它把各个地区的变电站及各个地方所有用电用户联系起来。

输电线路的安全运行在电网中有着不可替代的重要作用，它能否安全运行直接影响着用电用户能否获得电能质量较高的用电以及电网能否稳定的运行。

如果要实现“强电强网”的需要，尽最大可能的满足社会生产和广大人民生活的需要，这是就要保证电力系统输电线路的稳定性及安全运行。

1.2 输电线路防雷设计方法的研究现状目前，输电线路雷电主要从以下几个方面的设计：1、架设避雷线;避雷线的架设在电力系统输电线路中最为常用，它是输电防雷的最主要手段，避雷线的架设最主要的作用就是为防止当发生雷击现象时输电线路遭受绕击影响，其他最用也有很多，如：（1）耦合作用（2）屏蔽作用（3）分流作用，2、降低杆塔接地电阻；1）降低杆塔的接地电阻有助于提高线路的耐雷水平，当输电线路遭到雷击时，随着接地电阻的较少，杆塔的电位也会随之减少，从而使得绝缘子两端的电压减少。

架空输电线路防雷设计1、雷电1.1 雷电参数雷电先导通常带有与雷电云极性相同的电荷（多数为负极性），自雷云向大地发展。

在雷云及先导的电场作用下，大地感应出与雷云极性相反的电荷。

当先导通道发展到离大地一定距离时，先导头部与大地之间的空气间隙被击穿，雷电通道中的主放电过程开始，主放电自雷击点沿通道向上发展。

设先导通道中电荷密度为σ，主放电速度为L，（L约为0.1~0.5 倍光速），雷击图壤电阻率为零的大地时，流经通道的电流为：σL雷电通道具有分布参数特征，其波阻抗为Z0。

当雷击输电线路塔顶或导地线时，负极性的电流波z 自雷击点沿杆塔或导地线流动，而相同数量的正极性电流自雷击点沿通道向上发展。

流经杆塔（或导、地线）的电流波z：σZj为被击物体的波阻抗。

雷电通道波阻抗为Z0 Z0=300~400 Ω中国使用的雷电流幅值概率分布：P：雷电流幅值超过I的概率；I：雷电流幅值，kA。

例：雷电流超过50kA的概率为33%；雷电流超过75kA的概率为20%；雷电流超过108kA的概率为10%；雷电流超过130kA的概率为6%；雷电流超过150kA的概率为4%；西北地区及内蒙西部，年平均雷暴日为20，雷电流幅值减半。

1.2雷电流波形：规程建议计算用雷电流波头取2.6μS，雷电流平均上升陡度：(kA/μS)1.3 雷暴日与雷暴小时：雷暴日：一年中有雷电的日数；雷暴小时：一年中有雷电的小时数。

1.4地面落雷密度及输电线路落雷次数：地面落雷密度：每一雷暴日每平方公里地面遭受雷击的次数。

γ0.015 次/平方公里·雷暴日对输电线路来说，由于高出地面，有引雷作用，一般高度的线路等值受雷宽度为10h，（h为线路平均高度，m）；若线路经过地区年平均雷暴日为T，每年每100公里一般高度的线路落雷次数为N：γ次/100公里·年若T=40天，γ0.015 次/平方公里·雷暴日N=0.6h次/100公里·年1.5避雷线的保护范围：单根避雷线的保护范围：当hx≥h/2时，rx=0.47（h-hx）·P当hx<h/2时，rx=(h-1.53hx）·P当h≤30m时，P=1， 30<h<120m时，P=5.5/两根避雷线的保护范围：避雷线外侧的保护范围同一根避雷线，内侧为通过两避雷线及低点o的圆弧所确定：D：为两避雷线的距离，m。

1.6雷电的防护GB50057-94中对雷防提出的总则（第1.0.1条）规定:“为使建筑物(含构筑物,下同)放雷设计因地制宜地采取放雷措施,防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制定本规范。

”————注意，这里提的是“防止或减少”而不是一概要求“防止”，同时也提出考虑安全可靠、技术先进和经济的合理要同时考虑。

在标准的条文说明中指出：“有人认为，建筑物安装防雷装置后就万无一失了。

从经济的观点出发，要达到这点是太浪费了，因此特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按照本规范设计的防雷装置的安全度不是100% 。

1.6.1直击雷的防护防直击雷的外部装置包括接闪器（避雷针、避雷带、避雷线、避雷网）、引下线、接地装置，另外也包括屏蔽措施，通过这些装置迅速地将把雷电流泄放放入地。

1.6.2 电涌的防护为保护设备安全和抑制各种雷电感应引起的浪涌过电压，必须采取系统有效的保护措施，即在电源线信号线上加装浪涌抑制器。

1.6.3等电位连接为防护雷电流引起电磁感应和地电位反击的破坏作用，所有允许连接的设备金属外壳，接地的金属管线和导体间应进行的等电位连接。

是防雷电引起的电磁感应、地电位反击的重要措施(但不允许连接的导体之间防反击是以保持足够的距离实现——防闪络)。

从实质上讲电涌保护也是一种瞬间的等电位连接，是用SPD器件把不能连续与地连接的通电导体（电源线、信号线）与地连接起来。

1.6.4屏蔽用于防护雷电引起的电磁脉冲辐射的破坏作用。

1.6.5防闪络措施对于不能采取等电位连接和使用点涌保护器防护时，通过保持距离抑制雷电引起的地点位反击和电磁感应等的破坏作用。

（下图为基站防雷系统图）1.7 雷电流的特性● 每次雷击的电流波形是随机的，差别很大。

● 雷电流波形一般都是前沿陡而后沿时间相对较长的波形，一般前沿时间在几个微秒到几十个微秒，后沿的半值值时间一般在几十到几百微秒。

雷电过电压及防护雷电放电涉及气象、地形地质等许多自然因素，有很大的随机性，因而表征雷电特性的各种参数也就带有统计的性质。

许多国家地区都选择典型地区地点建立雷电观测站，并在输电线路和变电站中附设观测装置，进行长期而系统的雷电观测，将观测的数据进行系统的分析，得到相应的雷电参数，为研究和防雷提供依据，从而进行保护。

一、雷电参数雷暴日：每年中有雷电的天数。

雷暴小时：每年中有雷电的小时数。

年平均雷暴日不超过15 的地区为少雷区；超过40 的为多雷区；超过90 的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区地面落雷密度γ：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。

电力行业标准DL/T620-1997建议取γ= 0.07次／平方公里. 雷电日。

雷电通道波阻抗：雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗（规程建议取300 ~ 400Ω）雷电流的极性：国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占75 ~ 90 %。

雷电流幅值雷电流：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。

雷电流波头：1 ~ 5 μs 范围内变化，多为2.5 ~ 2.6 μs，规程规定取2.6 μs；雷电流波长：20 ~ 100 μs ，多数为50 μs 左右。

为简化计算，视为无限长；雷电流陡度：陡度α与幅值I 有线性的关系，即幅值愈大，陡度也愈大。

一般认为陡度超过50 kA/μs 的雷电流出现的概率已经很小（约为0.04）波形：二、防雷的基本措施1、避雷针和避雷线避雷针（线）的保护原理当雷云的先导向下发展，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能影响下行先导的发展方向，使其仅对避雷针（线）放电，从而使得避雷针（线）附近的物体免遭雷击。

对避雷针（线）的要求（1）为了使雷电流顺利地泄入大地，故要求避雷针（线）应有良好的接地装置。

500kV输变电工程设计中雷电过电压问题发表时间：2019-02-25T12:45:14.993Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：夏瑞[导读] 考虑雷击架空输电线路后，雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程，建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型夏瑞国网江苏省电力有限公司建设分公司江苏南京 210000 摘要：为考虑雷击架空输电线路后，雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程，建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型，计算冲击接地电阻和反击过电压。

基于全波电磁暂态模型，从冲击接地的概念出发，将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上，对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。

研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。

不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关，雷电过电压随雷电流呈正比例增大。

在进行接地网设计时，应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。

关键词：500kV输电线路；雷电过电压；一体化模型；冲击接地电阻；防雷1前言雷击引起的线路跳闸事故严重影响高压输电线路正常运行，500kV输电线路地处旷野，且地形、地势复杂，不少杆塔位于山顶或山脊，加上雷电活动频繁，极易遭到雷击。

当雷电过电压大于绝缘子串雷电冲击耐压时，会影响线路的安全运行，供电可靠性也随之下降。

各国学者在高压输电线路杆塔的雷电过电压分析方面，利用现场实测和计算机仿真等手段展开了许多工作，积累了大量经验，对于雷击过电压的计算分析，做了大量的研究。

中国《电力设备过电压保护技术设计规程》中将杆塔视为一等值电感。

规程法是一种简化的工程计算方法，基本上能满足中国较低电压等级线路的雷电反击设计要求，且应用起来简单方便。

但是这种方法忽略了杆塔中的波过程，仅仅是采用电感模型模拟雷电流在杆塔上的传播，考虑的影响因素比较单一，有一定的局限性，特别是应用在高电压等级输电线路的计算分析时误差很大。