过电压报告 昆明理工大学(4)

面公式计算:

对于平原地区的输电线路： lgP?对于山区地区的输电线路: lgP???h/86?3.9 (47)

??h/86?3.35 (48)

由上面两式可知如果要减少绕击率，就应尽量减小保护角，而过电压的大小，则直接体现在杆塔的高度上，所以绕击率与过电压的大小成正比。发生绕击后线路上的过电压及耐雷水平可按无避雷线时雷击导线时进行计算。

当雷直击塔顶时，雷电流大部分经过被击铁塔入地，小部分电流则经过避雷线由相邻铁塔入地。流经被击杆塔入地的电流Igl，和总电流I的关系可以用下式表示:

Igl??I (49)

其中?指铁塔的分流系数，它始终小于1。因此，雷击有避雷线的输电线路的塔顶时的耐雷水平I 为：

I?U50%/{(1?k)[?(R?L/2.6)?h/2.6]} (50)

当雷击输电线路档距中央避雷线时，由于雷击点距杆塔有一段距离，由两侧接地铁塔处发生的负反射需要一段时间才能回到雷击点而使该点电位降低。在此期间，雷击点地线上会出现较高的电位。这可用近似的集中参数的等值电路来分析，求得雷击点的过电压。设档距避雷线电感为2L，雷电流取斜角波，即I??t，

1则U??L?

2该点与导线空气间隙绝缘上所承受的电压U为: U?U?(1?k)

其中k为导线与避雷线之间的耦合系数。

2、雷电感应过电压

雷电感应过电压也叫感应雷过电压，所谓雷电感应过电压，是指雷电击中电气设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受累积的电气设备上感应出的过电压。雷电感应过电压的形成过程如右图，在雷云放电的起始阶段，雷云及其雷电先导通道中的电荷所形成的电场对

图16 感应雷放电过程 16

雷电流的波形线路发生静电感应，逐渐在线路上感应出大量异号的束缚电荷Q。由于线路

导线和大地之间有对地电容C存在，从而在线路上建立一个雷电感应电压U=Q/C。当雷云对地放电后，线路上的束缚电荷被释放出来形成自由电荷，向线路两端冲击流动，这就是雷电感应过电压冲击波。

输电线路雷电感应过电压计算

（1）无避雷线时的雷电感应过电压

由理论分析和实际测量的结果得到，当雷击附近大地时，我国规程建议，当雷击点与输电线路间的距离S大于65米时，这时导线上产生的感应过电压的最大值是:

U?25?Im?h/s (51)

式中: U — 导线上产生的感应过电压的最大值，单位kV。

Im — 雷电流幅值，单位为kA。 h — 导线悬挂平均高度，单位为m。 S — 雷击点至线路的距离，单位为m。

由上式可以看出感应过电压U与雷电流幅值Im、导线悬挂的平均高度h成正比，与雷击点至线路的距离s成反比。但是，上式仅适用于雷击点至线路的距离大于65米的情况，如果距离小于65米时，线路的引雷作用会导致雷电直击在线路上。

当雷直接击在杆塔上时，我国规程建议，对高度一般在40米以下时的输电线路，感应过电压的最大值的计算如下:

U?Im?h/2.6 （52）

式中： Im — 雷电流幅值，单位为kA。

h — 导线悬挂平均高度，单位为m。

由上式可以得到感应过电压仅与雷电流的大小、导线悬挂的平均高度成正比。

（2）有避雷线时的雷电感应过电压

如果线路上挂有避雷线，则由于其屏蔽作用，导线上的感应过电压将会下降。 假定避雷线不接地，在避雷线和导线上产生的感应过电压可用公式(2-4)来进行计算，当二者悬挂高度相差不大时，可近似认为两者相等。但实际上避雷线是接地的，其电位为零，这相当于在其上叠加了一个极性相反，幅值相等的电压(-U)。当雷击线路附近的地面时，导线上的感应过电压如下式所示：

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U??U(1?khb) （53） h式中： U? -- 表示有避雷线时导线上的感应过电压,单位kV。

U

-- 表示无避雷线时导线上的感应过电压, 单位kV。 -- 表示导线与避雷线之间的耦合系数。

k hb -- 表示避雷线的悬挂高度,单位m。 h -- 表示导线悬挂的平均高度，单位m。

由上式得到，避雷线与导线之间的耦合系数越大，导线上的感应过电压就越低。感应过电压只决定于导线间的相互位置与几何尺寸，导线间距离越近，则耦合系数气愈大，导线上感应过电压就愈低。

3. 雷电侵入波

由于直击雷或雷电感应而产生的高电压雷电波，沿架空线路或金属管道侵入变配电所或用户，称雷电侵入波。这种雷电波侵入造成的危害占雷害总数的一半以上，变电所中限制从线路侵入的雷电过电压波的主要措施是装设阀型避雷器。 总之，影响架空输电线路雷击跳闸率的因素很多，有一定的复杂性，解决线路的雷害问题，要从实际出发，因地制宜，综合治理。在采取防雷改进措施之前，要认真调查分析，充分了解地理、气象及线路运行等各方面的情况，核算线路的耐雷水平，研究采用措施的可行性、工作量、难度、经济效益及效果等，最后来决定准备采用某一种或几种防雷改进措施。对于易击断、易击杆塔、易遭受雷击的线路，考虑地形，地貌，气候等复杂条件，有目的的选择这些线路的防雷方法。对于一些输电持续性、可靠性要求比较高的重点企业、重点设施（类似机场、铁路、军事基地等）的线路，选择重点线路、重点区段、重点杆塔进行防护。根据往年雷击跳闸数据，分析容易遭受雷击的地区输电线路，发现各种方法的效果，从而选择合适的防雷措施。

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参考文献

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动化学报，2003.12第15卷第6期

【6】 赵永生. 特高压输电线路过电压及其抑制策略研究. 西南交大研究生学位

论文，2009.05

【7】 王斌. 输电线路防雷设计[J]. 科技资讯，2008，9,71-72

【8】 宫杰. 输电线路防雷设计与研究[M]. 华北电力大学硕士学位论文，2008

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