雷电感应过电压

混凝土杆的自然接地电阻 在高土壤电阻率的地区，用一般方法很难降低接
地电阻时，可采用多根放射形接地体，或连续伸 长接地体，或采用某种有效的降阻剂降低接地电
Hale Waihona Puke 阻值土壤电阻 率 Ω.m接地电阻 Ω
≤10 100~5 0 00
≤10 ≤15
500~10 00
≤20
1000~20 00
≤25
>200 0
≤30
3）尽量缩短避雷器与被保护设备间的电气距 离。
三、变电站避雷器保护配置
（1）配电装置每组母线上应装设避雷器，但是进出 线都装有避雷器的除外。
（2）旁路母线是否装设避雷器视其运行时避雷器到 被保护设备的电气距离是否满足要求而定。
（3）330KV及以上变压器和并联电抗器处必须装设 避雷器，避雷器应尽可能靠近设备本体。
第六章 雷电过电压防护
输电线路上的雷电过电压
1、直击雷过电压：是由雷电直接击中杆塔、避雷 线或导线引起的过电压；一般采用避雷线保护
2、感应雷过电压：是由雷击线路附近大地，由于 电磁感应在导线产生的过电压
运行经验表明，直击雷过电压对电力系统的危害 最大，感应雷过电压只对35KV及以下的线路会造 成雷害。
3
五、采用消弧线圈接地方式
适用条件： 雷电活动强烈、接地电阻又难以降低的地区
作用原理： 单相对地闪络时，消弧线圈使其不至于发展成持
续工频电弧 两相或三相对地闪络时，第一相闪络并不会造成
跳闸，先闪络的导线相当于一根避雷线，增加了分流和对 未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从 而提高了线路的耐雷水平。
与通信线路之间的交叉跨越档、过江大跨越高杆塔、变电 站的进线保护段等处。
九、采用线路型金属氧化物避雷器

3.2 输电线路的感应雷过电压
3.2.1 导线上方无避雷线
3.2.2 导线上方有避雷线
3.2.3 雷击杆塔时的感应雷过电压
返回
3.2.1 导线上方无避雷线
当雷击点离开线路的距离大于65米时，导线上 的感应雷过电压最大值按下式计算：
I L hd U g 25 S
S:雷击点与线路的垂直距离，m
导线上电位为
U
' g dຫໍສະໝຸດ U g d kU g b
hb U g d (1 k ) U g d (1 k ) hd
k为避雷线与导线间的耦合系数，线间距离愈近， 耦合系数k就愈大。 由于避雷线的屏蔽作用，可使导线上的感应电压降 低。
感应电压一般不超过500kV，对35kV及 其以下的水泥杆线路可能会引起闪络事 故，对110kV及其以上线路，由于线路 绝缘水平较高，所以一般不会引起闪络 事故。
I L:雷电流幅值，kA
hd:导线悬挂的平均高度，m
U g:感应过电压最大值，kV
3.2.2 导线上方挂有避雷线
避雷线上和导线上的感应雷过电压分别为
U g b
则
I L hb 25 S
U g d
I L hd 25 S
U g b U g d
hb hd
避雷线上实际是接地的，可假想在避雷线上 有 U gb 电位，在导线上产生耦合电压 kU g b
3.2.3 雷击杆塔时，导线上的感应雷过电压
无避雷线： U g d hd 有避雷线： U
' g d
hb hd (1 k ) hd (1 k ) hd
:感应过电压系数
IL 2.6
返回

想； 间隙动作后会形成截波； 熄弧能力低
3.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
具有分路电阻的火花间隙：
1.保护间隙
作用原理： 当雷电侵入波要危及它所
保护的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作母线 接地，避免了被保护设备 上的电压升高，从而保 护了设备。
6KV和10KV保护间隙，主间隙分别不小于15mm和25mm 辅助间隙不小于10mm。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
优缺点
熄弧能力比保护间隙要强，但伏秒特 性较陡且放电分散性大，且会形成截波， 并受大气条件影响较大，所只用在线路 保护和变电所进线段保护
5.金属氧化物（氧化锌）避雷器
(1)、工作原理
正常运行时，在工频电压下氧化物 电阻片具有极高阻值，呈绝缘状态；当 出现过电压时，阀片呈低阻状态，泄放 电流，避雷器两端维持较低的残压，保 护电气设备不受损坏。过电压过后，立 即恢复高电阻值，继续保持绝缘。金属 氧化物避雷器不需要设置火花间隙，也 不需要进行灭弧。
第二节 直接雷击过电压
一.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿 着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通 过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避 雷针（线）周围的设备受到雷击
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2

用 Ｗ ｉｄ ｗｓ 版 的 Ｅ ｎｏ ＭＴＰ 件 。 软
卜 南
Ｊ
＋ 南
＿
一
＋ 南
仿真的计算结果 给出表 １ 所示 ， 安装Ｓ Ｄ前后的对 比， 明Ｓ Ｄ Ｐ 证 Ｐ
确实有限压作用 ， 但是负载上的过电压受到 电缆的长度和负载的性
质 有 严 重 的影 响 。
ｈ
＼
爿 ＾
可 以看 出， 绝缘 子离雷电感应过 电压 的中心点越远 ， 到的感 受 应过 电压越小 。 同一感应 电压 ， 雷击在 线杆处 ， 引起 闪络的可能性最 大。 该公式可以作为一个经验公式 ， 能够用来大概估 计闪 电电流对 架空长导 线上产生 的感 应过电压 的强度 的情 况。
论是输电线还是 电话线都在端点有接地 处 ， 与大地构成一个 回路 ，
油 田 、 矿 山 、 电 力 设 备 管 理 与 技 术
线路雷 电感应过 电压的原理及防护
王 必 军
扬 州 中恒 电气有 限公 司 江苏扬 州 ２５ ０ ２８０
摘 要： 针对 雷过 感应过 电压 对输 电线路 造成 的影响 ， 通过分析 雷电原理 和 雷电 的触发机 制 ， 用 电场理 论 来计算 雷 电感应过 电压 。 利 通过仿 真 实 验 ， 阻性 、 对 感性 、 性 线路 中的低 压 电源过 电 压保 护 中Ｓ Ｄ保 护 的有 效距 离进行 了分析 。 容 Ｐ
以单相 电源系统为模型 ， 采用标准的１２ ５ －８ ２ ｓ ．／ ０ ／ ０ 混合波 形 的冲击源 ， 比仿真计算及实验研究 。 对 仿真计 算时采用控 制变量
法 ， ：１ 载 一 定 ， 同 电缆 长 度 时Ｓ Ｄ 负 载 上 的 过 电压 ； ） 即 （） 负 不 Ｐ 和 （ 电 ２

1912019.7MEC 对策建议MODERNENTERPRISECULTURE配电线路尚存在的雷电感应过电压有两种形式，一种是直击雷过电压，另一种是雷电感应过电压。

经过一系列的研究发现，雷电过电压是影响配电线路正常运行到主要原因，因为雷电过电压会导致配电线路的电闸出现跳闸的现象。

配网架空配电线路联系过电压的关键所在是研究如何对雷感电压进行防护。

且经过一系列的研究发现，雷电避雷器的安装方式也将直接影响配电线路对雷电感应防护的效果，所以这篇文章主要是依据配电线路在日常工作中的实际情况，帮助选择合适的雷电避雷器安装方式。

一、配电线路雷电感应过电压的计算为了能够使配电线路雷电感应计算的更加形象，就需要建立配电线路雷电感应过电压的数学模型。

根据配电线路在雷电感应过程中所形成的磁场的形象图，在对配电线路雷电感应电压计算的过程中，应当把地球看做一理想导体，其导电率无穷大。

依据BUSK 理论,计算在雷电袭击大地过程中配电线路雷电感应过电压，通过将其形成的电场和磁场进行分量而进行求解。

二、配电线路避雷器的安装方式在配电网的三相系统中，雷电感应过电压也分别存在三相导线上。

三相导线在空间分布上存在着不同程度的差异，但它们之间的差异极其的小。

三相导线在雷电天气下所形成的雷电感应过电压的波形、幅度大小基本都相似，并且在一定的条件下，雷电感应过电压也会对三项导向形成不同的闪络。

因此我们可以看出，为了能够使配电线路感应对雷电感应过电压防护效果更加良好，就需要在三相导线上同时安装避雷器。

避雷器的安装方式将对雷电感应过电压的房屋产生直接的影响。

配网架空线之间的距离应当为55米，避雷器的安装方式应遵照下文:(1)第一个方案。

55米一组，每一个电线杆上都应当安装一个避雷器。

(2)第二个方案。

110米为一组，每两个电线杆为一组安装一个避雷器。

(3)第三个方案。

160米为一组。

每三个电线杆为一组安装一个避雷器。

(4)第四个方案。

320米为一组。

雷电过电压最小间隙全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：雷电过电压是一种常见的电力系统故障，它往往会给电力设备带来严重的损坏甚至是损坏的危险。

为了有效地防止雷电过电压对电力设备造成危害，雷电过电压保护是十分必要的。

而雷电过电压最小间隙正是其中的一个重要概念。

雷电过电压最小间隙是指电力系统中各种设备和电器之间的最小安全距离，以防止雷电过电压产生时，高压电流通过设备和电器之间的间隙导致设备损坏。

雷电过电压最小间隙的设定需要根据具体的电力设备和电线路的工作条件来确定，同时也需要遵守相关的标准和规范。

在电力系统的设计过程中，雷电过电压最小间隙的设定至关重要。

首先需要考虑的是设备之间的绝缘情况，如设备表面的绝缘层是否完好，是否能承受高压电流的冲击等。

其次是设备之间的距离，距离越小，雷电过电压造成的损坏风险就越高。

为了保证雷电过电压最小间隙的有效性，电力系统设计者需要充分考虑各种情况下的雷电过电压发生概率和可能的影响。

在设计中，需要充分考虑电力系统的整体安全性和可靠性，采取合适的措施来减小雷电过电压带来的损害。

为了提高雷电过电压最小间隙的有效性，可以采取一些具体的措施来加强电力系统的防护能力。

比如可以增加设备表面的绝缘层厚度，增加设备之间的距离，安装防雷设备等。

这些措施可以有效地降低雷电过电压带来的危害，并保护电力设备的安全运行。

雷电过电压最小间隙是电力系统设计中一个非常重要的概念，它关乎到电力设备和电器的安全运行。

设计者需要根据具体情况来确定最小间隙，同时也要采取有效的措施来加强电力系统的防护能力，确保雷电过电压不会对设备造成损害。

只有这样才能保证电力系统的安全可靠运行。

【关于雷电过电压最小间隙的文章到此结束，谢谢阅读！】第二篇示例：雷电过电压是指在雷电风暴天气中，由于雷电产生的电磁感应作用，在电力系统中会产生瞬时的过电压。

这种过电压可能会导致设备损坏、停电甚至火灾等严重后果。

为了有效减轻雷电过电压对电力系统的影响，人们提出了一种解决方案——雷电过电压最小间隙。

配电线路感应雷过电压计算与防护的研究【摘要】经过研究发现，感应雷过电压是导致配电网10kV架空线路产生线路故障和绝缘子闪路的主要原因，故障率可以占到90%。

为了使配电线路的可靠性得到提升并使线路防雷设计有清晰的参考依据，本文对配电线路感应雷过电压计算和防护的研究很有必要。

【关键词】配电线路；感应雷过电压；防护措施1.雷电放电过程及雷电流1.1雷电流的物理过程在运动比较强烈的对流云中，当云体处在零摄氏度一下时，会出现冰晶和过冷水滴共存的现象，冰晶之中存在着大量的自由离子，有的带正电，有的带负电。

在温度升高之后，正负离子的浓度会不断加大，如果在冰晶的两端温差稳定，那么随着温度的升高，较冷的一端会出现多余的正电荷，较热的一端则会出现多余负电荷。

当冰晶发生破裂时，会造成一部分冰晶带正电，一部分带负电。

目前，广大的专家和学者认为温差起电机理是形成雷雨云起电的最主要因素。

当雷云聚集区形成的电场强度达到放电的临界点时，就会出现雷电放电现象，放电的种类分为雷云内部、雷云与大地、雷云和雷云以及雷云与空气。

一般情况下，雷电放电发生在云体的内部，不会威胁到电力系统。

但是当雷云对大地放电时，会引起电磁场机理的变化，进而对电力系统产生严重影响。

雷云和大地之间产生的雷电主要分为向下负雷电、向上正雷电、向下正雷电和向上负雷电四种。

1.2雷电流的数学模型1.2.1 Heidler模型i（0，t）=I0/η[kns/（1+kns）]exp（-t/τ2）式中I0为峰值电流，η为峰值，，ks=t/τ是电流陡度因子，一般情况下取n=10。

这是基于霍德勒模型（Heidlermodel）和传输线模型（TLmodel）提出的，适用于首次雷击（10/350μs）和后续雷击（0.25/100μs）。

这里Heidler函数的上升沿由kns/（1+kns）项决定，而指数项exp（-t/τ2）决定了其衰减部分。

1.2.2脉冲函数模型i（0，t）=I0/η[1-exp（-t/τ1）]nexp（-t/τ2），t≥0脉冲函数第一项为击穿电流，第二项是电晕电流。

雷击过电压的分类
雷击过电压是指由于雷电等自然灾害引起的电压过高，对电力系统设备和电力用户造成的损害。

雷击过电压的分类主要有三种：直接雷击过电压、感应雷击过电压和接地电流过电压。

一、直接雷击过电压
直接雷击过电压是指由于雷电直接击中电力系统设备或电力用户，产生的电压过高。

当雷电击中电力系统设备或电力用户时，会产生一定的电流，这些电流会通过设备或用户的接地线路流入地面，从而产生电压过高的现象。

直接雷击过电压的特点是电压过高、电流大、时间短暂，对设备和用户的损害较为严重。

二、感应雷击过电压
感应雷击过电压是指由于雷电在地面附近产生的电磁场作用，使得电力系统设备或电力用户中的导体内部产生电压过高的现象。

当雷电在地面附近产生电磁场时，会使得地面附近的导体内部产生电流，这些电流会通过电力系统设备或电力用户的接地线路流入地面，从而产生电压过高的现象。

感应雷击过电压的特点是电压较高、电流较小、时间较长，对设备和用户的损害较为轻微。

三、接地电流过电压
接地电流过电压是指由于电力系统设备或电力用户的接地线路中存在电流，导致接地电阻产生电压过高的现象。

当电力系统设备或电力用户的接地线路中存在电流时，会使得接地电阻产生电压过高的现象，从而对设备和用户造成损害。

接地电流过电压的特点是电压较低、电流较大、时间较长，对设备和用户的损害较为严重。

雷击过电压的分类主要有三种：直接雷击过电压、感应雷击过电压和接地电流过电压。

不同类型的雷击过电压对电力系统设备和电力用户的损害程度不同，因此在电力系统的设计和运行中，需要采取相应的措施来防止雷击过电压的产生和传播，保障电力系统的安全稳定运行。

雷电引起的感应过电压的计算1、雷击附近地面时引起地电位升高的计算当建筑物附近遭受直击雷，建筑物的接地体地电位会有所抬高，地电位升高不仅可能对通信设备造成损害，而且可能造成人身伤亡，因此有必要确定地电位升高并且采取一定的措施加以预防。

当需要确定雷击接地装置附近接地体地电位升高时，可根据距离接地装置的远近分别按公式（5-5）计算。

如图5-2所示：图5-2 建筑物附近发生雷击xr r r I U c ccg x +=1sinπ2ρ （5-5） 式中，Ux 为所需计算点电压，正弦反函数以弧度计算，Ig 为经接地装置流入地中的短路电流，ρ为土壤电阻率，r c 为接地装置的计算半径，x 为接地装置的边缘至计算点的距离。

土壤电阻率ρ=30Ω·m ，取接地电阻为5Ω，由ρ/2πr=R ，计算等效半球接地电极的计算半径为：m取Ig=30kA ，x=0，当雷击点距离建筑物顶接闪器时、则建筑物的地电位升高为：kV r rx r r r I U cc c c cg x 5.235sin π3π23030sinπ2ρ11=×=+=3183.0π35π230π2ρ====R r c1）、当雷击点距离建筑物10米时、建筑物接地体的地电位升高为：kV x r r r I U c c cg x 6256.4103183.03183.0sin π3π23030sinπ2ρ11=+×=+=2当雷击点距离建筑物20米时、建筑物接地体的地电位升高为：kV x r r r I U c c cg x 3488.2203183.03183.0sin π3π23030sinπ2ρ11=+×=+=真空磁导率国际单位制（SI）中引入的一个有量纲的常量。

常用符号μ0表示，由公式定义，此式是真空中两根通过电流相等的无限长平行细导线之间相互作用力的公式，式中I是导线中的电流强度，a是平行导线的间距，F是长度为l的导线所受到的力，而称μo为真空磁导率，其值为μ0＝4π×10-7牛顿／安培；＝4π×10-7韦伯／（安培·米）；＝4π×10-7亨利／米；μ0中的 4π是为了使常用的电磁学公式的计算得到简化（所以SI制的电磁学部分叫做MKSA有理制），其中的则是为了使电流强度的单位安培（基本单位）接近于实际使用的大小。

流 最 小 时 （ ３、 第 ５次 回 击 ）， 图 ４ ） 过 电 压 负 峰 值 如 ｂ ， 很 小 ， 不 多 为 单 极 性 正 峰 值 电 压 ； 电 流 位 于 两 差 当 者 之 间 时 （ ４、 第 ６次 回 击 ） 过 电 压 正 负 峰 值 相 当 ， ， 回 击 后 没 有 明 显 的 波 动 。 感 应 过 电 压 由 静 电 分 量 和 电 磁 分 量 组 成 ， 以 静 电 分 量 为 主 ， 静 电 分 量 且 在
图 ３ 闪电 Ｎ ３ ３ １ １ １ 第 次回击 Ｌ 线感应过电压放大波形
Ｆｇ３ ｉ ． Ａｍ ｐ ｉｃ ｔ ｎ ｏ ｅ ｖ ｌ ｇ ｖ ｆ ｒ ｎ Ｌ ｌ ｅ ｌｉａ ｉ ｖ ｒ ｏ ｔ ｅ ｗａ ｅ ｏ ｍｓ ｏ ｎ ｆ ｏ ａ ｉ ｉ ｄ ｃ ｄ ｂ ｅ ｆ ｓ ｅ ｕ ｎ ｓ ｒ ｋ ｆｌ ｈ ｎ ｎ １ ｎ ｕ ｅ ｙ ｔ ｉ ｔｒ ｔ ｒ ｔｏ ｅ ｏ ｇ ｔ ｉ ｇ Ｎ１ ｈ ｒ ｉ ３ ３
０ ５ ０ ｌ ０ Ｏ ０ ５ Ｏ １ ０ ０ ０ ５ ０ １０ ０
时间 时ｆ／ ．ｖ Ｇ ａ 时ｆ１ ３ ． ￣ ａ Ｎ１ １ 第１ 回击 ｂ Ｎ１ １ 第３ 回击 ｃ Ｎ１ １ 第４ 回击 ） ３３ 次 ） ３３ 次 ） ３３ 次
比 正 峰 值 大 ， 回 击 后 存 在 着 明 显 的 波 动 ； 击 电 且 回
ｌ ｅ ｉｄｕ ｅ ｙｌ ｈ ｎｎ ｉ ｎ ｎ ｃ ｄｂ ｇ ｔ ｉｇ Ｎ１ ３ ｉ ３１
３ 感应过 电压观测 结果 分析
３１ 近 距 离 闪 电感 应 过 电 压 特 征 ．
根 据 闪 电 定 位 系 统 监 测 资 料 发 现 ， 电 ＮＩ １ 闪 ３３
发 生在 配 电线路 的西南 方 位 ， 离 配 电线路 垂 直距 距 离 约 为 １ｋ ， 闪 电 电 磁 场 监 测 记 录 可 知 闪 电 ｍ 由 Ｎ１ １ ３ ３共 有 ６次 回 击 。 图 ２是 对 应 闪 电 Ｎ１ １ ３ ３６次

雷电的分类我们根据生活常识和结合有关资料，发现雷的种类主要有四种：直击雷、球雷、感应雷和雷电侵入波。

1）直击雷：是雷电与地面、树木、铁塔或其它建筑物等直接放电形成的。

这雷击的能量很大，雷击后一般会留下烧焦、坑洞，突出部分削掉等痕迹。

2）球雷：是一种紫色或灰紫色的滚动雷，它能沿地面滚动或空中飘动，能从门窗、烟囱等孔洞缝隙窜入室内，遇到人体或物体容易发生爆炸。

3）感应雷：是指感应过压。

雷击于电线或电气设备附近时，由于静电和电磁感应将在电线或电气设备上形成过电压。

没听到雷声，并不意味着没有雷击。

4）雷电侵入波：是雷电发生时，雷电流经架空电线或空中金属管道等金属体产生冲击电压，冲击电压又随金属体的走向而迅速扩散，以致造成危害。

三、雷电的危害：自然界每年都有几百万次闪电。

雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。

最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。

全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。

据不完全统计，我国每年因雷击以及雷击负效应造成的人员伤亡达3000～4000人，财产损失在50亿元到100亿元人民币。

1、雷击造成的危害主要有五种：（1）直击雷直击雷是雷击危害最主要的一种形式，我们在前面的雷电的分类中已经介绍过了。

由于直击雷是带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，所以它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损害——火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚至危及人畜的生命安全。

（2）雷电波侵入雷电不直接放电在建筑和设备本身，而是对布放在建筑物外部的线缆放电。

线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。

因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。

（3）感应过电压雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。

综上所述，雷电过电压的形成原理涉及雷云电荷的分布、静电感应以及雷电放 电过程等多个因素相互作用的结果。
欢迎指正！
静电感应：在电气设备（如架空电力线路）的附近不远处发生闪电时，虽然雷 电没有直接击中线路，但在导线上会感应出大量的和雷云极性相反的束缚电荷，形 成雷电过电压。当雷云处于先导放电阶段，先导通道中的电荷对输电线路产生静电 感应，将与雷云异性的电荷由导线两端拉到靠近先导放电的一段导线上成为束缚电 荷。雷云在主放电阶段先导通道中的电荷迅速中和时，输电线路导线上原有束缚电 荷立即转为自由电荷，自由电荷向导线两侧流动而造成的过电压即为感应过电压。
雷云电荷的分布：雷云电荷主要局限在大量分散的水性质点（如水滴、冰粒、 雪片等）上，这些水性质点通过吸收离子、相互撞击、被破碎分裂或被融合等过程， 最强烈的荷电过程与它们转换到不同的存在状态有关。带有异号电荷的水性质点的 分离，可能是由于它们在强烈气流和地球引力场作用下具有不同的空气动力学特性， 导致在雷云的不同部位积累了异号电荷，形成电场。水性质点在该电场中的极化又 可能促进了雷云的荷电过程，最终造成相当强的产生和分离电荷的能力，使得雷云 主要荷电部分的横向范围扩展到几公里，并将雷云电荷在垂直方向分离成两个大的 电荷中心。
雷电过电压的形成原理 2024.08.28
雷电过电压的形成原理
雷电过电压是指由于雷云放电而产生的过电压。雷电过电压与气象条件有 关，由电力系统外部原因造成的，因此又称之为大气过电压或外部过电压。雷电过 电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。其特点是： 幅值大，频率高。
雷电过电压的形成原理主要涉及雷云电荷的分布、静电感应、以及雷电放电 过。雷电过电压的形成原理
雷电过电压的形成原理主要涉及雷云电荷的分布、静电感应、以及雷电放电 过程。

10kV配电线路的雷电感应过电压特性分析摘要：10kV架空配电线路雷电防护系统的主要研究课题是雷电感应过电压现象，在10kV配电线路的架设过程中架设地线能够有效防护配电线路雷电感应过电压现象，已经成为电力领域广泛关注的话题。

相关电力研究结果显示，将地线架设在到线上方，在满足底线和导线之间距离科学要求的情况下，使底线和导线距离缩短，电杆会实现自然接地。

伴随大地电阻率增大和绝缘子闪络电压的降低，线路的雷电感应过电压闪络率将逐步提高，所以架设地线能够有效的降低线路雷电感应过电压闪络率。

关键词：10kV线路；雷电；感应过电压概率分布前言10kV配电线路雷电故障频发的原因是架空线路的绝缘水平普遍较低。

其中绝大部分的隐患来自于雷电击中线路附近的大地或者高大建筑物时，在导线上产生的感应超过电压承受能力引发的。

早在20世纪初期，相关学者已经提出通过在架空配电线路中架设地线的方法有效防护雷迪纳感应过电压现象。

因此作者针对“10kV配电线路的雷电感应过电压特性”这一课题的研究具有现实意义。

1 雷电感应过电压当10kV架空配电线路周围聚集高达的建筑物时，由于建筑物的高度普遍高于导线的高速度，通过建筑物的遮挡屏蔽，使导线的弧度大为减小，在雷电直接击中导线的概率相对于空旷地带的导线击中率减小。

因为高大的建筑物能够直接减弱雷电先导产生的电场，从而使局部被束缚的电荷总量降低，当雷击大地时，可以有效降低导线上产生的雷过电击。

2 雷电感应过电压的计算方式雷电感应过电压数值的计算方式：首先，依据主放电雷电流模式计算出离雷电通道不同距离位置的电场分布；然后依据线路和电磁场的关系计算不同雷电电场在配电线路上产生的感应过电压。

随着科学的进步，FDTD（finite difference tima domain）计算模式产生并被广泛应用，FDTD计算模式能够同时对大地有限电导率和绝缘子闪络对雷电过电压的影响进行同时考虑。

相比与传统雷电过电压计算方式，可以得出准确的时域响应结果，具有创新意义[1]。

雷电过电压的形成及类型
一、雷电过电压的形成
雷电是雷云之间或雷云对地面放电的一种现象。

在雷雨季节里，地面上的水受热变成水蒸汽，并随热空气上升，在空气中与冷空气相遇，使上升气流中的水蒸汽凝成水滴或冰晶，形成积云。

云中的水滴受剧烈气流的摩擦产生电荷，而且微小的水滴带负电，小水滴简单被气流带走形成带负电的云；较大的水滴留下来形成带正电的云。

由于静电感应，带电的云层在大地表面会感应出与云块异性的电荷，当电场强度达到肯定值时，即发生雷云与大地之间放电；在两块异性电荷的雷云之间，当电场强度达到肯定值时，便发生云层之间放电，放电时伴随着剧烈的电光和声音，这就是雷电现象。

雷电放电时能量很强，电压可达上百万伏，电流可达数万安培。

二、雷电过电压的基本类型
1，直击雷
雷电直接击中建筑物或其他物体，对其放电，强大的雷电流通过这些物体入地，产生破坏性很大的热效应和机械效应，造成建筑物、电气设备及其他被击中的物体损坏；当击中人、畜伤亡。

雷电的这种破坏形式称为直击雷。

2，感应雷
雷电放电时，强大的雷电流由于静电感应和电磁感应会使四周的物体产生危急的过电压，造成设备损坏、人畜伤亡。

雷电的这种破坏形式
称为感应雷。

3，雷电波
输电线路上患病直击雷或发生感应雷，雷电波便沿着输电线侵入变、配电所或电气设备。

强大的高电位雷电波假如不实行防范措施，就将造成变、配电所及线路的电气设备损坏，甚至造成人员伤亡。

雷电的这种破坏形式称为高压雷电波侵入。

因为避雷线的耦合作用，感应电压减小了。
s ，是计算用波形陡度。
上面分析表明，避雷线可使导线上感应过电压由
U gd 下降到 U gd (1 k ) 。
耦合系数k越大，则导线上的感过电压越低。
输电线路的直击雷落雷部位
无避雷线线路直击雷的两种情况 有避雷线线路直击雷的三种情况
｛
｛
①雷击杆塔塔顶； ③雷电击于导线； ①雷击杆塔塔顶； ②雷击避雷线档距中央； ③雷绕过避雷线击于导线；
hb hd
2
实际上，避雷线是通过每基杆塔接地的，为了保证避雷线 的零电位，则在避雷线上出现一个 - U gb 的强制电压分量。由 于避雷线和导线间的耦合作用，这时将在导线上产生一个耦
合电压
- kUgb ，k为避雷线与导线的耦合系数。在有避雷
U g .d (1 k ) Leabharlann 线的情况下，导线上的电压为：
6
小结：当雷击点在离线路垂直下方的距离S＞65m时，导 线上出现感应雷过电压。

感应雷过电压计算，分有避雷线线路和无避雷线线路 两种情况：

1.无避雷线线路
I L hd U g 25 kV S
2. 有避雷线时的感应过电压
.d U g .d kU g .b Ug hb U g .d 1 k hd U g .d (1 k )
a I L 2.6
有避雷线时，感应过电压的最大值为：
U ' g .d ahd (1 K )
因为避雷线的耦合作用，感应电压减小了。
4

1. 2
是雷电波的陡度，我们常接触的雷电波有两种，一个是
s ，陡度是， I Ld 50 1.2 是试验用波形；另一个

架空线路上的感应雷过电压当雷击线路附近的地面时，在架空线路的导线上会因感应而出现过电压。

这种感应过电压的形成过程如下。

在雷电放电的先导阶段，在先导通道中允满了负电何，它会对导线产生静电感应，使负先导通道附近的导线上积累起异号的正束缚电荷，面导线上的负电荷则被排斥到导线的远端。

因为先导的发展速度较慢，所以在先导过程中流过导线的电流不人，可以忽略不计。

如果不计工频电压，则此时导线将通过系统的中性点或泄漏电阻而保持为零电位。

由此可见，如果先导通道电场使导线各点获得的电位为-U(x)，则导线上的束缚电荷电场必定使导线获得+Uo(x)的电位，二者在数值上相等，而符号相反，也即导线各点上均有±U。

(x)叠加，使导线在先导阶段时处电位为零。

雷击线路附近地面后主放电开始，先导通道中的电荷自下向上被迅速中和。

如果先导通道中的电荷是全部瞬时被中和(这当然是不可能的)，导线上的束缚电荷也将全部瞬时变为自由电荷，此时导线的电位将仅由这些刚释放的束缚电荷决定，它显然等于+U。

(x),这是静电感应过电压的极限。

实际上，主放电的速度有限，所以导线上束缚电荷的释放是逐步的，因而静电感应过电压将比+U(x)小。

由于对称关系，被释放的束缚电荷将对称地向导线两侧流动[图12-6(b)]，电荷流动形成的电流i乘以导线的波阻Z即为向两侧流动的静电感应过电压流动波u=iz。

此外，如果先导通道电荷(单位长度的电荷量为)全部被瞬时中和，主放电速度v将为无穷大，则瞬间有=→∞(这当然是不可能的)，可产生极强的时变磁场，后者将使导线产生极大的电磁感应过电压。

实际上由于主放电的速度v比光速小得多[v=(0.05~0.5)*c]，所以电磁感应过电压不会有那样大。

再加主放电通道是和导线互相垂直的，两者间的互感不大，故电磁感应不大。

也就是说，感应过电压的电磁分量要比静电分量小得多，约为静电分量的1/5。

又由于两种分量出现最大值的时刻不同，所以总的感应雷过电压幅值是以静电分量为主的。

4 .结论
（ 1） 规程法是一种过于简单的计算方法， 它 忽略了雷电流的波形形状，雷电回击速度等因素 对它的影响，是一种简单的计算方法； （2）Chowdhuri-Gross 模型中假定了大地为 良导体，忽略了土壤电阻率等因素对雷电感应过 电压的影响； （ 3） H¢ idalen 模型解决了上述两种方法中明
30
20
U ( x, t )
x c x 0
x B y ( , y,0, t ) d c
10
g 0 (s)
0 s r 0 s
0
-10
其中 g 0 (t ) 、g 0 ( s) 分别为时域和 s 域时包含有 大地参数的地面损耗函数； 0 为真空的介电常 数； r 为土壤的介电常数； 为土壤的电导率。 架空线路末端匹配相应的波阻抗时，架空线 路上的雷电感应过电压为：
图1
由图１可写出计算导线上感应过电压的微 分方程：
2V ( z , t ) x 2 1 2V ( z , t ) c2 t 2 1 2Vi ( x, t ) c2 t 2
（2）
（1）
其中：I 为雷电流幅值 （一般不超过 100 kA） ；hc 为导线悬挂的平均高度，m。 式（1）只是粗略地考虑了雷电流幅值、线路 高度等因素对雷电感应过电压的影响。
（3）
其中： I 0 为雷电流幅值，A； v c ； v 为主放 电回击速度系数； hc 为雷云高度，m； r 为计算 点与落雷点的距离， m；t 0 x 2 y 0 2 c 为导线上 计算点最早出现感应电压的时间。 对任意波形的雷电流在导线上所产生的感应 电压，可由阶跃响应采用丢阿莫尔定理 （Duhamel’ s theorem）积分求出