架空输电线路的防雷保护

1 输电线路防雷的原则和措施

1.1 输电线路防雷的任务

采用技术上与经济上的合理措施，使系统雷害降低到运行部门能够接受的程度，保证系统安全可靠运行。

1.2 输电线路防雷的措施（“四道防线”）

(1) 防止雷直击导线

沿线架设避雷线，有时还要装避雷针与其配合

(2) 防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络

降低杆塔的接地电阻，增大耦合系数，适当加强线路绝缘，在个别杆塔上采用避雷器等

(3) 防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧

适当增加绝缘子片数，减少绝缘子串上工频电场强度，电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式

(4) 防止线路中断供电

采用自动重合闸，或双回路、环网供电等措施

1.3 衡量输电线路防雷性能的两个指标

耐雷水平（单位：kA）

雷击线路不致引起绝缘闪络的最大雷电流幅值，称为线路的耐雷水平。线路的耐雷水平愈高，线路绝缘发生闪络的机会就愈小。

雷击跳闸率（单位：次/ l00km·40雷电日）

雷击跳闸率是指折算为统一的条件下，因雷击而引起的线路跳闸的次数。此统一条件规定为每年 40 个雷电日和 l00km 的线路长度。

2 线路感应雷过电压

2.1 无避雷线时的感应雷过电压

α —— 感应过电压系数，kV/m，其值等于以kA/μs为单位的雷电流平均陡度值，即 α = I / 2.6。

hd ——导线平均高度，m。

实测表明，感应过电压峰值最大可达300--400kV。这对35kV及以下的水泥杆线路可能引起闪络事故；110kV及以上的线路，由于绝缘水平较高，一般不会引起闪络事故，且感应过电压同时存在于三相导线上，故相间不存在电位差，只能引起对地闪络。

2.2 有避雷线时的感应雷过电压

Kc 为避雷线与导线之间的耦合系数。如前所述，其值只决定于导线间的相互位置与几何尺寸。线间距离越近，则耦合系数 Kc 愈大，导线上感应过电压愈低。

3 输电线路的直击雷过电压

3.1 无避雷线时的直击雷过电压

a 雷击导线的过电压及耐雷水平

b 雷击塔顶时的过电压及耐雷水平

3.2 有避雷线时的直击雷过电压

a 雷绕过避雷线击于导线的过电压及耐雷水平

b 雷击塔顶时的过电压及耐雷水平

c 雷击避雷线档距中央的过电压及空气间隙

电力系统多年的运行经验表明，间距只要满足上式要求，雷击档距中央避雷线时，导线与避雷线间一般不会发生闪络。所以，在计算雷击跳闸率时，不计及这种情况。

4 输电线路雷击跳闸率的计算

根据模拟试验和运行经验，一般高度线路的避雷线和导线对地面的遮蔽宽度取4hd + b，hd是上导线的平均高度，b为避雷线之间的宽度，这样，l00km输电线路对地面的遮蔽面积，或受雷害面积（km2）为：

地面落雷密度γ为 0.07，如果取每年40个雷暴日作为标准值，每年l00km输电线路受到的雷击次数（次/ (100km·40雷电日)）为：

反击跳闸率n1（次/ 100km·40雷电日 ）

绕击跳闸率n2（次/ 100km·40雷电日 ）