高电压防雷设备测试-输电线路防雷

电流特别大，平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培；电压很高，约为1亿至10亿伏特。雷云放电的特点由于摩擦、冻结等原因，雷云中积累起大量的正电荷和负电荷，形成一个电位差，当电位差达到一定程度时，就会击穿空气而产生强烈的放电。雷云放电的概念直击雷是云层与地面凸出物之间的放电形成的。感应雷分为静电感应和电磁感应两种。静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。球形雷是一种球形发红光或极亮白光的火球，运动速度大约为2m/S。球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入空内，极其危险。雷电冲击波是由于雷击而在架空线路.上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。其传播速度为3x108m/S。感应雷雷电侵入波球形雷直击雷雷电的种类直接雷击在雷电现象发生时，闪电直接装击到人体，因为人是一个很好的导体，高达几万到十几万安培的雷电电流由人的头顶部一直通过人体到两脚，流入到大地。人因此而遭到雷击，受到雷电的击伤，严重的甚至死亡。接触电压当雷电电流通过高大的物体，如高的建筑物，强大的雷电电流，会在导体上产生高达几万到几十万伏的电压。人不小心触摸到这些物体时，受到这种触摸电压的装击，发生触电事故。雷电对人体伤害的方式旁侧闪击当雷电击中一个物体时，雷电电流通过物体泄放到大地，电流是最容易通过电阻小的通道穿流。人体的电阻很小，如果人就在这雷击中的物体附近，雷电电流就会在人头顶高度附近，将空气击穿，再经过人体“泄放”下来。跨步电压当雷电从云中泄放到大地时，就会产生一个电位场。电位的分布是越靠近地面雷击点的地方电位越高;远离雷击点的电位就低。如果在雷击时，人的两脚站的地点电位不同，这种电位差在人的两脚间就产生跨步电压，也就有电流通过人体，产生跨步触电。雷电对人体伤害的方式雷电对人体的伤害，有电流的直接作用和超压或动力作用，以及高温作用。当人遭受雷电击的一瞬间，电流迅速通过人体，重者可导致心跳、呼吸停止，脑组织缺氧而死亡。另外，雷击时产生的是火花也会造成不同程度的皮肤烧灼伤。雷电击伤，亦可使人体出现树枝状雷击纹，表皮剥脱，皮内出血，也能造成耳鼓膜或内脏破裂等。人受雷电伤害在郊外旷野里，你不要站在高处，也不要在开阔地带骑车和奔跑，更不要撑着雨伞，拿着任何金属杆等物，千万不要在离电源、大树和电杆较近的地方避雨。在雷雨天气时，千万不要到江河湖溏等水面附近去活动，因为水体的导电性能好。所以在雷电发生时，要尽快上岸躲避，并且要远离水面。不宜使用无防雷措施或防雷措施不足的电视、音响等电器，不要或减少使用电话和手提电话。预防雷电对人体的伤害不要靠近打开的门窗、金属管道，要拔掉电器用具插头。要保持室内地面的干燥，以及各种电器和金属管线的良好接地。感觉到身体有电荷时如头发竖起，或者皮肤有显著颤动感时，要明白自己可能就要受到电击，这时应立刻躺倒在地。关上电器和天然气开关。切忌使用电吹风、电动剃须刀等。不宜使用水龙头。人被雷击中后，身上是不带电的。应马上让其躺下，扑灭身上的火，进行抢救。123若伤者虽失去意识，但仍有呼吸或心跳，则自行恢复的可能性很大，应让伤者舒适平卧，安静休息后，再送医院治疗。在雷暴日T=40的情况下，100km线路每年因雷击而引起的跳闸次数，单位：次/100km·40d雷击跳闸率为了评估不同地区、长度各异的输电线路的防雷效果，必须换算到相同的条件下（100km、40d），才能进行比较。规定η为建弧率；E为绝缘子串的平均运行电压梯度(有效值)，kV/m对于中性点有效接地的系统：对于中性点非有效接地的系统：a、雷电流超过耐雷水平1、雷击跳闸的条件：2、建弧率：冲击闪络转换为稳定的工频电弧的概率I1绝缘子串长度；I2木横担线路的线间距离；UN系统额定电压有效值b、冲击闪络转换为稳定的工频电弧击中杆塔引起的跳闸次数n1为：1、雷击杆塔时的跳闸率每100km线路每年落雷次数为：

为击杆率，P1为雷电流幅值超过雷击杆塔耐雷水平I1的概率，η为建弧率2、雷绕击导线时的跳闸率Pα为绕击率，P2为雷电流幅值超过绕击耐雷水平I2的概率3、线路总跳闸率h为避雷线平均高度，b为两根避雷线之间的距离，T=40(雷暴日），γ为落雷密度耐雷水平是指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值，单位为kA。已知输电线路绝缘子两端总电压幅值时会发生闪络，此时线路耐雷水平：耐雷水平与分流系数、杆塔的等值电感L、杆塔的冲击电阻Rch、耦合系数K以及绝缘子串的U50%有关。定义大小结论主要手段

降低杆塔冲击接地电阻提高耦合系数K将单根避雷线改为双避雷线

常用措施表各级电压线路的耐雷水平即使是等级很高的线路也并不是完全耐雷的，仍有一部分雷击会引起绝缘闪络。额定电压UN(kV)3560110220330500耐雷水平I(kA)20~3030~6040~7575~110100~150125~175雷电流超过I的概率P(%)59~4646~2135~1414~67~23.8~1图线路雷害事故的发展过程及防护措施雷电放电避雷线雷电过电压提高耐雷水平措施线路绝缘冲击闪络工频电弧断路器跳闸供电中断降低建弧率的措施自动重合闸原则防止雷直击导线防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络防止线路中断供电目的降低雷击跳闸率线路防雷1、110kV及以上架空输电线路防雷措施是沿全线架设避雷线；保护角：110-220KV20°-30°；500KV以上α≤15°作用：避免雷电直接击中导线而产生极高的雷电过电压；提高线路的耐雷水平。

2、35kV及以下的线路主要依靠架设消弧线圈和自动重合闸来进行防雷保护。避雷线（架空地线）降低杆塔接地电阻作用：提高线路的耐雷水平，降低建弧率措施：增加绝缘子串中的片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气间距等等，特点：有相当大的局限性，优先采用降低杆塔接地电阻的办法加强线路绝缘在导线的下方加装一条耦合地线作用：具有一定的分流作用和增大导地线之间的耦合系数，因而能提高线路的耐雷水平和降低雷击跳闸率。特点：补救措施耦合地线措施仅用作线路上雷电过电压特别大或绝缘薄弱点的防雷保护。它能避免线路绝缘的冲击闪络，并使建弧率降为零。管式避雷器对于同杆架设双回线路，一回路的三相绝缘子片数少于另一路的三相。雷击时，绝缘水平较低的那一回路先发生冲击闪络，保护另一回路，不至于完全停电。不平衡绝缘自动重合闸措施能使雷电过电压引起的冲击闪络不转变为稳定的工频电弧，即大大减小建弧率和断路器的跳闸次数。消弧线圈对特殊用户应用环形供电或不同杆双回路供电，必要时改为电缆供电。3~10kV线路防雷保护不架设避雷线，可利用钢筋混凝土杆的自然接地，并采用中性点不接地的方式，为提高供电可靠性可投入自动重合闸。在雷电特别强烈地区可采用高一电压等级的绝缘子，或顶相用针式而边相采用两片悬式绝缘子（不平衡绝缘）。35kV线路一般不装设避雷线35kV~60KV线路防雷保护60kV线路视线路负荷的重要程度决定是否装设全线避雷线，如果线路的负荷重要且年雷日在30日以上时应全线装设单避雷线，保护角一般取25˚—30˚，在雷电活动较少地区，不必沿全程装设避雷线不装避雷线的线路，采用中性点不接地的运行方式。若线路长，电容电流大，则经消弧线圈接地。或装设自动重合闸、环网供电330kV~500kV的线路应全线装设双避雷线，保护角一般取10°~20˚左右110~500kV的线路110kV线路，沿全线架设避雷线，强雷区应架设双避雷线，保护角ɑ一般取20°~30˚，但在少雷区可不全线架设避雷线，应装自动重合闸装置220kV线路应全线装设避雷线，山区应全线装设双避雷线，保护角一般取20˚左右1.架设避雷线后，杆塔必须良好接地注意事项2.单根避雷线的110~220kV线路，若单靠接地难以奏效，可补架双避雷线，或架设一根架空地线。3.各级电压的线路应尽量装设自动重合闸。穿越导线下的最高物体与导线间的安全距离，以及超高压输电线的静电感应。

相间过电压、不同步舞动而相互靠近，低电压等级时以不碰线为原则。雷击避雷线档距中央不引起对导线的气隙击穿影响因素多，主要问题导线与导线导线与大地导线与避雷线导线与杆塔之间空气间隙的分类和选择

输电线路的绝缘水平不仅取决于绝缘子的片数，同时也取决于线路上各种空气间隙的极间距离—空气间距，而且后者对线路建设费用的影响远远超过前者。

影响

目录送电线路雷害情况分析

线路雷击跳闸原因分析

送电线路的防雷方式提高送电线路的耐雷水平减少线路雷击跳闸的频率一、送电线路雷害情况分析雷击引起线路过电压主要有：(1）雷击档距中央过电压(2）雷击塔顶过电压(3）雷击导线过电压雷击引起线路过电压主要有：雷击地面感应过电压雷击档距中央过电压雷击塔顶过电压雷击导线过电压1、雷击地面和档距中央对于110kV线路来说，绝缘水平较高，雷击地面时的感应过电压一般是不会引起闪络事故，在这里就不作讨论；另外，对于雷击避雷线档距中央，由于在设计时，线路一般都满足S=0.012L+1（m）式中S为空气距离，L为档距长度（m），多年的运行经验表明只要满足上式，线路一般不会出现在档距中央闪络的事故，故在这里对这种情况也不作讨论。

2、雷击导线造成的绕击避雷线对导线的防护并非绝对有效的，仍存在一定的雷绕击导线的可能性。根据送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。3、雷击杆塔塔顶造成的反击

当雷击中塔顶部时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果铁塔电位和相导线感应电位差超过送电线路绝缘闪络电压值，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络称为反击。图2:雷击杆塔塔顶造成的反击图3:雷击地面和档距中央图4:雷击导线造成的绕击二、线路雷击跳闸原因分析1、送电线路绕击雷成因分析

根据送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角大小、杆塔高度以及送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。山区送电线路的绕击率约为平地绕击率的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。2、送电线路反击原因分析

雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Uj>U50％时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。在实际实施中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。

线路绕击线路反击图5：架空输电路线图

送电线路雷击跳闸事故与以下几个外部原因：杆塔的接地电阻值、架空地线的保护角、线路绝缘子的一半放电电压、雷电流强度。针对造成送电线路雷击跳闸的原因进行分析主要有以下几种：

1、线路遭遇反击雷造成的闪络跳闸。当雷电流直接击在杆塔顶部时，雷电流流过塔身、接地装置时，由于杆塔本体、接地体都有一定的电阻存在，虽然雷电持续的时间非常短，只有1.13x10-6S时间，但是雷电电流平均高达2×104A以上，根据欧姆定律U=IR得出此时雷电流对杆塔本体、接地体将会感应出一个相当大的瞬间电位，这个瞬间电位可能将达到1×1010KV以上，这个感应电位远高于了杆塔绝缘子的闪络电位此时绝缘子就会发生闪络击穿放电，而造成线路瞬间的单相接地短路而发生线路跳闸。

2、线路遭遇绕击雷造成的跳闸事故。造成线路雷电绕击的概率与线路地线的保护角的大小、与杆塔高度、杆塔所处的地形有着密切关系。

通过以上两点分析降低线路雷击概率的方法有：降低杆塔接地电阻值、减小地线的保护角度、提高线路绝缘强度。而我们在实际工作中通常采用对杆塔接地网的整治如增加接地网的敷设长度接地网尾端埋设铜包钢探针、在塔顶加装避雷针、对雷电流活动较强烈区段的杆塔增加绝缘子片数的方法来提高线路的耐雷水平。三、送电线路的防雷方式

现在我们所使用的防雷措施主要有：1、降低杆塔的接地电阻值。当杆塔本体电阻值不变时，感应电位的大小与接地电阻值的大小成正比，接地电阻值的大小直接关系到线路的耐雷水平的高低，接地电阻值越大，线路耐雷水平越低。因此降低线路杆塔的接地电阻值是提高线路耐雷水平的最直接有效最经济的方法。

2、架设避雷线是高压输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。

避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有分流作用以减小流经杆塔的雷电流，降低塔顶电位；可以减小线路绝缘子的电压；对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。对于山区线路要减少绕击率，只有减少保护角，但在已运行线路铁塔上减少保护角的可行性不大，减少保护角必须从设计开始。

3、加强线路绝缘。

增加绝缘子串片数可以提高架空送电线路的防雷性能，绝缘子片数越多，其耐雷水平越高。但绝缘子片数增加受到杆塔塔头结构及投资的限制，一般杆塔可以增加2—3片。增加绝缘子片数对对改善线路防雷效果不明显。

4、安装线路型避雷器。

避雷器与绝缘子串并联，其冲击放电电压和残压均低于绝缘子串的放电电压。当雷击杆塔或绕击导线在绝缘子串两端产生的过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先动作导通，释放雷电流，之后在工频电压下呈现高阻，工频续流截断，从而保护绝缘子串免于闪络，开关并不跳闸。图6:送电线路防雷方式示意图四、提高送电线路的耐雷水平减少线路雷击跳闸的频率

通过多年来对输电线路对多条110kV、220kV线路所遇到的多次雷击跳闸事故分析，对提高线路的耐雷水平主要采用的方法就是降低线路的接地电阻值和安装线路避雷器这两种方法。下面就对降低线路的接地电阻值和安装线路避雷器来提高线路耐雷水平的方法进行分析。（1）用镀锌扁铁代替镀锌圆钢，增大接地体与土壤的接触面积，虽然施工难度加大了但是降低接地电