电力防雷系统的设计.doc

《电力防雷系统的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力防雷系统的设计.doc（30页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、电力防雷系统的设计摘要 面对科技化的社会、国际化的中国，电力事业所占比重越来越大。电在日常生活中愈来愈重要。面对科技化的社会、国际化的中国，电力事业所占比重越来越大。电在日常生活中愈来愈重要。但自然现象雷电却威胁着世界上所有的高层建筑物和供电系统，不仅会使电力系统设备损坏，有时甚至还可能让整个电力系统瘫痪，造成难以估量的损失，会给人们的生活工作出行带来极其严重的影响。 直到现在，为了减少雷电事故的发生，提高供电的安全性和稳定性，人们积极采用多种防雷措施对电力系统进行保护。常用的措施有架设避雷线、安装避雷针和避雷器或采用接地保护，限制、降低、转移雷电事故发生时所产生的雷电过电压或过电流，从而保护

2、建筑物和电力系统免遭雷击毁坏。 在高层建筑物上安装避雷装置不仅增加了其安全性还提高了土地的利用率，对于电力系统的防雷，不同的电力设备采用的相对应的防雷措施，既保证各设备安全稳定运行，又避免了各种雷击事故。提供优质、可靠、安全稳定的电能，为社会的进步、国家的发展奠定了良好的基础。关 键 词：雷电；雷电过电压；防雷保护装置；电力系统； Design of lightning protection system for electric power systemabstractIn the face of science and technology society, the internation

3、alization of China, the proportion of the power industry is growing. Electricity is becoming more and more important in our daily life. In the face of science and technology society, the internationalization of China, the proportion of the power industry is growing. Electricity is becoming more and

4、more important in our daily life. But natural lightning phenomenon is a threat to the world all high-rise buildings and power supply system, it will not only damage the power system equipment, and sometimes may even paralyze the whole power system and cause incalculable loss, will bring very serious

5、 influence to peoples life and work travel.Until now, in order to reduce the occurrence of lightning accidents, improve the security and stability of power supply, people actively use a variety of lightning protection measures for the protection of the power system. Commonly used measures have erect

6、ed overhead ground wire, and lightning arrester installation or use grounding protection limit, reduce, transfer lightning accident arising from lightning overvoltage or overcurrent, so as to protect the buildings and power system from lightning damage.Lightning protection device is arranged on the

7、high-rise buildings not only increases the safety but also improve the utilization rate of land, for lightning protection of power system, different power equipment uses the corresponding lightning protection measures, both to ensure the safe and stable operation of the equipment, and avoid the ligh

8、tning accident. Provide high quality, reliable, safe and stable power, for the progress of the society, the development of the country has laid a good foundation.Key words: lightning; lightning overvoltage; lightning protection device; power system;目录电力防雷系统的设计1摘要1abstract2目录3引言41 雷电放电和雷电过电压51.1雷电的形成

9、和危害51.2雷电的种类51.2.1直击雷51.2.2传导雷61.2.3感应雷61.3雷电过电压的形成61.3.1雷电波的侵入过程61.3.2综合设备屡遭雷害的原因62 防雷保护装置82.1避雷装置的种类82.2避雷针防雷原理及其保护范围82.2.1避雷线防雷原理及其保护范围122.2.2避雷器工作原理及其常用类型143 电力系统防雷保护163.1输电线路的防雷保护163.1.1输电线路的耐雷水平和雷电跳闸率163.1.2输电线路的防雷措施193.2发电厂和变电所的防雷保护203.2.1发电厂、变电所的雷电侵入过电压保护203.2.2变电所的进线段保护213.3变电所防雷的几个具体问题214

10、接地保护254.1接地的概念及分类254.2 防雷接地保护系统的整体概念254.2.1接地电阻、接触电压和跨步电压264.2.2接地和接零保护26总结与展望28致 谢29主要参考文献30引言1.选题的目的意义就像生活中总会遇见一些我们意想不到的人和事，对于雷电的产生我们也总是被动的。我们虽不能彻底消除它的发生，但我们可以试着预测和预防。以至于当它真正来的时候不会让我们措手不及。随着科学技术的不断发展人们的生活和工作方式都发生了很大的改变，这样的改变有好处可也有其不好之处。科技的发展给人们的日常生活和工作带去了福音的同时，对人们的要求也相应的提高了。就如现实生活中，自动控制系统是一种新的科技发明

11、，电力的工作人对这种新型自动控制系统的防雷意识不足。所以一旦有雷电波入侵自动控制系统，可能会使整个电力系统瘫痪，造成不可估量的损失给电力生产和日常人们的生活带诸多不便，人们生活节奏就会扰乱。这就有必要要求人们应该提高防雷意识增加防雷知识，游刃有余的面对雷击事故的发生。 2.现间段国内外的研究现状关于防雷问题一直备受关注，长期以来为了预防减少雷害事故，提高供电的可靠性稳定性，人们借助各种防雷的方法措施对电力系统进行防雷保护。雷电放电是大自然对外界的一种信号发射，随时随地都有可能发生，产生的雷电过电压可高达数百千伏，只有采取相应的防雷避雷措施才能将损失降到最低，保证人们日常生活的稳定节奏，国民经济

12、的快速蓬勃。在国际上雷电已被列为最大危害的十种灾害之一，目前人们对雷害主要是设法去躲避和限制其的破坏性。（1） 避雷设备的发展 众所周知，在实际生活应用人们经常采用的避雷装置有避雷器、避雷线、避雷针,当面对不同的保护对象应采取与之相对应的避雷设备，综合考虑各种实际情况和经济运行条件，做到投资少效果好。与此同时为了提高避雷设备的灵敏度和安全性，避雷设备的结构一直在不断的改进、创新。（2） 接地材料的发展 在接地电阻方面，首先要考虑的是导体的热稳定性与在土壤中的耐腐能力以及导电性和其经济因素。随着社会的发展科学的进步接地材料的选择范围原来越广，为了降低接地电阻，增大接地体与土壤的有效接触面积，一般

13、都是使用低电阻率的材料来做接地材料。人们利用各种材料进行接地，最常用的就属铜材、钢材、热镀锌等材料。1 雷电放电和雷电过电压1.1雷电的形成和危害雷电极其壮观而又十分恐怖，它是伴有闪电和雷鸣的一种放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。富兰克林（Franklin）、黎赫曼(Phxmah)等众多著名科学家通过大量的实验证明阐述了雷电的形成，并建立了现代雷电学说。 雷电放电是一种自然力量的爆发造成的破坏性是不可估计的，且对人的生命、财产安全造成极大危害。早在1987年雷电就被列为危害最大的十种灾害之一。随着社会的发展人类走进电气化时代，对

14、电的需求明显增大的同时，雷电的破坏范围也越来越大。地球上每年因雷害造成的损失巨大。当人们步入了电气时代之后，雷灾出现并对人类的有害影响可分为以下几种：(1)受灾面扩大，从电力电网和高层建筑物这两个主要传统领域扩大到几乎覆盖任何一个行业，特别是与高新技术关系最为密切的关键领域。 (2)危及空间领域扩大，从最初的闪电直击和过电压波沿线路传输改变为空间闪电的脉冲电磁场，急速入侵到每一个角落造成灾害。从最开始的防直击雷、感应雷发展到防雷电电磁脉冲（LEMP）。 (3)造成的经济损失剧增，就雷电本身而言可能就是受雷设备自身被破坏，其经济损失并没有多大，可之后带来的一系列的问题却有可能造成难以估计的巨大的

15、损失。 甚至影响社会发展。 我们都知道一直以来，作为雷电本身它并没有变它一直存在，且影响巨大。伴随着科技的发展与进步，人类的日常生活工作在享受其带来的方便与享受的同时，也让 电在日常生活中扮演着越来越重要的角色。人们沉浸在电力系统增加自动控制系统带来的便捷的同时，对自动控制系统的安全防雷知识和意识却非常模糊，一旦无孔不入的雷电波入侵微电子器件时，很容易造成微电子设备的失控或者损坏。为了保证我们的日常生活能正常稳定进行不受雷电影响，我们应该加强对雷电的预防和保护电气设备不受损坏的意识。我们应该站在科学技术的最前沿争当第一人，减少雷电事故的发生为人类带来福音。1.2雷电的种类1.2.1直击雷 雷击

16、直接发生在被损坏的物体上的雷击事件称为直击雷，由于直击雷本身就具有较大的破坏力且蕴含着极大的能量，直击雷放电电流可达200KA以上，电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，因为它释放能量其持续时间通常只有几us到几百us就释放出来，从瞬间功率来讲，是巨大的，破坏不言而喻了。1.2.2传导雷 所谓传导雷就是雷害要通过一定的载体传输到被损坏的设备上去，一般雷击现象产生较大的高电压，由于电磁感应现象使室外电源线路的急剧变化，会在附近线路的导线上产生过电压，由通信线路传至室内，损坏电气设备。与直击雷不同的是传导雷雷击发生时落雷设备和被雷击损坏的设备不是同一个设备。1.2.3感应雷雷电发生时由于电磁感应现象

17、在其空间范围产生了强大的电磁场，即形成强大的电磁波，使附近输电线路的导线上产生较高的过电压有时可达数万伏，侵入电力系统使用电设备遭受损坏。 1.3雷电过电压的形成 由于雷云的放电而使电力设备承受的电压，即为雷电过电压，也称为大气过电压或外部过电压。一般雷电过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压两种。直击雷过电压是指发生直接雷击时流入被击物的过电压；感应雷过电压是指发生雷击时由于电磁感应而产生的过电压。这两种过电压对电力系统和电力设备设备造成很大的威胁、影响人们的正常生活，而且会造成一系列的停电事故。1.3.1雷电波的侵入过程 雷电波的侵入过程一般都是先经过变电所的输电线路入侵到母线，然后由于变

18、电所中变压器耦合作用再使雷电波侵入电气设备。通常这个侵入的雷电波都经过了变电所内设备所装设的避雷器的限压作用，和变电所内变压器低压侧的平波作用，虽然可以减小雷电过电压的幅值。但由于雷电产生的过电压的幅值高且具有高能量，一般阀式避雷器所能起的作用微乎其微雷电波仍可能在较短时间内以较高的过电压通过变压器的低压出线端，侵入到变电所内部造成系统的损坏。 1.3.2综合设备屡遭雷害的原因 由于雷害所产生的过电流、过电压是很难控制和预测，这就需要我们加强对电力系统防雷措施的了解并加以运用。关于雷害首先考虑的应该是电源：自从电力系统实现自动化后，电力系统调度的远动载波系统显得尤为重要，而其正常工作的前提是必

19、须有独立的小容量UPS（不间断电源）进行供电，而这些UPS是使用压敏电阻进行保护。但压敏电阻在防雷和限幅上的能力有一定的局限性，自我保护都做不到，对于其他后接的设备基本起不了作用，以至于实际运用中UPS雷击烧毁现象时常发生。其次考虑的是信号方面：信号是连接一切设备的桥梁，在电力系统中起关键性的作用。一旦失去信号的正常传递所有电力系统系统将无法正常工作。实际上现阶段大多数的变电所内部电子设备之间还没有使用屏蔽电缆相连接，而且内部也没装什么防雷设备，又处在雷电多发地区，所以很容易造成设备遭受雷击事件而损坏。 2 防雷保护装置2.1避雷装置的种类 为了使我们的日常生活得以正常进行，保证国家经济持续稳

20、定运行面对雷电我们因该采取一定的防护措施。雷电是自然界中不可预测和消除的客观现象，目前人们只能限制其破坏性来防护设备，现在最常用的就是装设避雷针、避雷线、避雷器、防雷接地等防雷保护装置。日常应用中，为了防止直击雷过电压而产生的危害一般会在电气设备上架设避雷针、避雷线；而为了防止感应雷过电压的危害则一般安装避雷器。2.2避雷针防雷原理及其保护范围（1）避雷针防雷原理 避雷针是指具有较强的导电性且上部较窄如针状一般由圆钢或钢管制成，下部较粗出的金属棒。在制作避雷针时顶尖越窄就越好，它的主要目的是将雷电引于自身，并将雷击产生的过电流迅速转入大到地，从而使被保护物体免遭雷击损坏。下部要比上部粗是因为避

21、雷针需要有足够截面积的接地引下线和良好的接地装置，以便能将雷电流安全可靠引入大地而防止雷电损坏建筑物。实际应用中，为了真正起到防雷保护作用在选择避雷针时一般要比被保护建筑物高。 当有雷击事件发生时，避雷针由于所处地理位置较高且接地良好，在避雷针的顶端因静电感应而吸引了较多的电荷，而这些电荷的极性与放电通道内电荷的极性相反，这就使其周围形成一个较强的局部电场，该电场将会控制雷击放电的方向，所以就将雷击放电的方向引向避雷针，同时带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对电气设备造成危险，保证其安全。 （2）避雷针的保护范围 对避雷针的保护范围的确定，

22、一般都借助保护范围的概念来加以诠释，注意其具有相对性。在一定空间内确定物体不会遭到直击雷的损坏，就可称此空间为避雷针的保护范围。在实际应用中对避雷针保护范围的计算如下： (一)单支避雷针的保护范围的确定可以按下式计算：粗略计算公式： r015h(m）式中：h表示避雷针的高度(m)； r0为避雷针在地面上的保护半径；高度为水平面上的保护半径可按下式计算：当h时 =p(h)当h时 =p(15h2)式中：p表示高度影响系数； 当h30m，p=1； 当30m30mm时， h0=h式中：h 为避雷针的高度(m)； D 为两针间的距离(m)； h0 为两针间保护范围边缘最低点的高度(m)； K 为两针影响

23、系数；两避雷针间水平面上每侧的最小保护宽度为： =15(h0)其中： 为两针间在h高度的水平面上中心线每侧最小的保护宽度(m)。综合上式可知，两避雷针之间的距离为增至7kh时，h0=0，此时两避雷针间将不再构成联合保护也不能达到最好的防雷效果。因此，要让防雷保护范围最大且得到最大极限的保护，要求两避雷针间距离不要太大，具体范围以两避雷针间距离与避雷针的高度之比来确定，比值最好不要超过5。 图22 两支等高避雷针的保护范围(三)两支不等高避雷针保护范围两支不等高避雷针的保护范围的确定与确定两支等高避雷针的保护范围大致相似，最大的差别在于其确定根据依小不依大的原则来更准确更有效的来确定其保护范围。

24、(如图23所示)其中最低点高度为： h0=hBD7k式中： hB 表示较低避雷针的高度； D 表示较低避雷针与等效避雷针之间的距离；图23 两支不等高避雷针的保护范围(四)多支避雷针保护范围1.由于发电厂与变电所占地面积一般会比较大，所以实际中大多都回采用多支等高避雷针进行防雷保护。当在多支避雷针成直线布置安装时，首先应考虑的是等高避雷针还是不等高避雷针，然后再分别按照相应的计算公式计算其保护范围。 2.实际中如果架设了三支避雷针成三角形布置的防雷装置时，要求计算其保护范围时，首先考虑是等高还是不等高，然后再做其他考虑。一般三角形的内侧保护范围，按相邻两支等高或不等高避雷针的方法来确定；特别注

25、意：当两支避雷针的最小保护宽度0 时其保护面积可以达到最大，如图24所示。 3.在实际生活中如果要架设四支及以上避雷针进行保护时，最常见的是成四角形或多角形的布置架设。如果要求计算其保护范围时可以将其分为多个三角形，然后按三支避雷针布置的三角形的情况，来确定其保护的范围；为了使被保护设备得到最好的保护，应该要让最小保护宽度0。图24 多支避雷针保护范围2.2.1避雷线防雷原理及其保护范围通常所说的地线就是避雷线，一般避雷线和导线一起架设使用所以又称架空地线。避雷线的防雷原理与避雷针大致相同，只不过避雷线可以从多角度来降低雷电所产生的雷电过电压或过电流。避雷线有防止雷电直击导线，具有分流作用，还

26、可以通过减小经过杆塔流入地的雷电流从而降低塔顶电位，而且避雷线对导线有耦合作用还能降低输电导线上的感应雷电过电压。所以避雷线主要运用于输电线路的保护，实际中在发电厂和变电所内也有架设使用。 （一）单根避雷线保护范围单根避雷线保护范围图见25。图25 单根避雷的保护范围单根避雷线保护范围计算按下式计算： b12h 式中： b 表示避雷线在地面上投影线每侧的最小保护宽度(m)； H 表示避雷线最大弧垂点的高度(m)；避雷线在高度上的水平面上投影线每侧的保护范围按下面式子确定。当12h时， =0.47(h)k当12h时， =(12h17)k (二)两根平行等高避雷线保护范围和避雷针的分析过程相似，当

27、在实际中遇到两根等高平行避雷线共同保护时也要考虑它的外侧保护范围与两避雷线之间的保护距离。一般来言两根避雷线的外侧保护范围是按照单根避雷线确定的。而两避雷线间的保护范围的确定按下图26所示。设O点是两线间保护范围边缘的最低点，那么高度h0应按下式计算。当h30m时， h0=h当h30m时， h0=h 式中： D两线间的距离(m)； h0两根避雷线间的保护范围边缘最低点的高度(m)；图26 两根平行等高避雷线保护范围 实际应用中还有更简单的表示方式，来表示避雷线的保护范围。就是用保护角表示，保护角就是避雷线与外侧导线的连线与避雷线的垂线之间的夹角。保护角的大小与避雷线保护导线免遭雷击的可靠性成反

28、比，即是保护角越小防雷的可靠性越高。保护角的取值与所保护的对象和所处地理环境的不同而有所差别，在确定保护角时应该综合考虑各种因素最后合理取值。2.2.2避雷器工作原理及其常用类型（1）避雷器的工作原理 避雷器的工作原理实际就是压敏电阻的工作情况，靠压敏电阻的特性曲线实现，电压达到其拐点电压时，避雷器开始导通，随着电压增大，电流开始剧增，从而限制过电压值，从而起到保护电气设备的作用。 由此可见，为了使避雷器达到较为理想的防雷保护效果，选择正确的合理避雷器显得十分重要。在选择避雷器时首先确定避雷器具有要有良好的伏秒特性曲线，并与被保护设备的伏秒特性曲线可以相互配合；其次避雷器还必须有快速切断工频续

29、流，且能快速自动恢复绝缘强度的能力。只有同时满足这些要求，避雷器才可以真正安全可靠的保护电气设备免遭雷击破坏。（2）避雷器的类型 1.保护间隙：间隙保护就是当有雷电流入侵时，先击穿间隙后所谓间隙保护就是当雷电流侵入时，击穿间隙后通过接地线将雷电流引入大地。一般情况下如果保护间隙击穿后形成了工频续电流，如果此时间隙可以自动熄弧，系统恢复正常运行；如若间隙不能自动熄灭弧则将会引起断路器跳闸，所以大多数情况下电路都会安装自动重合闸来防止雷电事故的发生。保护间隙的形式有好多种，在实际应用大多采用的都是角形间隙主要是由于单相间隙动做时有利于灭弧。 2.排气式避雷器：当线路上遭到雷击或感应雷时，过电压使排

30、气式避雷器的外部间隙和内部间隙被击穿，强大的雷电流通过接地装置入地，从而避免电气设备遭受雷电过电压的入侵，由于其性质的特殊性目前大多广泛应用于输电线路保护和发电厂、变电所的进线段保护。 3.阀式避雷器：由间隙和电阻相串联组成了的阀式避雷器。在电力系统正常工作时，避雷器通常接于带电导线和地之间，与被保护设备并联。阀片和输电线路都受到保护，而当有雷电流入侵时，由于雷电产生的过电压较大，使间隙被击穿，带走雷电流。保护了设备不受雷电损坏。 4.金属氧化物避雷器：由一定数量的氧化锌阀片密封在瓷套内组成就组成了结构较为简单的金属氧化物避雷器。与其他避雷器相比它具有较好的非线性伏安特性。 3 电力系统防雷保

31、护3.1输电线路的防雷保护 在实际应用中，电力系统以对输电线路的防雷问题最为常见且要求较为严格，这不仅仅是因为输电线路延绵数千里、地处旷野、难于保护，而且避雷针常常是处于周边地面上的最高位置，因此遭受雷击的概率较大。此外，输电线路遭受雷击后会沿线路侵入发电厂、变电所里的雷电波也是威胁设备安全、造成发电厂、变电所事故的主要因素之一。因此，只有不断提高输电线路的防雷性能，才能减少雷击输电线路引起的雷害事故，保证发电厂、变电所电气设备的正常安全稳定运行。 一般我们会用耐雷水平和雷击跳闸率衡量输电线路防雷性能的高低。当雷击中线路时不会使绝缘发生闪络时的最大雷电过电流的幅值，即称为线路的耐雷水平；一般情

32、况只有当雷击产生的雷电电流高于耐雷水平值时，就会发生闪络现象，反之，则不会发生闪络。雷击跳闸率就是雷暴日为40的标准条件下，每年100km的线路因雷击而引起的跳闸次数。 输电线路时传送电流的载体，只有保护好它我们才可以使用它送来的电。所以保护输电线路免遭雷击非常非常重要，但还是不可能达到绝对的防雷效果。就目前来看对输电线路防雷保护的主要考虑的问题在于：首先考虑输电线路通过地区的地形和坏境因素、输电线路运行的可靠性实用性以及其所能提供的经济价值，综合各种因素选择合理的方案在满足其耐压水平、减少跳闸率的同时真正起到防雷的作用，确保输电线路正常工作。 3.1.1输电线路的耐雷水平和雷电跳闸率（一）耐

33、雷水平 在我们国家若输电线路输送110kv及以上的高压电时，一般输电线路都必需要全线都装设避雷线，如若传送35kv及以下高压电时，输电线路一般不需要装设避雷线。实际应用中，在架设有避雷线的输电线路遭受直接击雷通常就以下三种情况：（1）雷击杆塔的塔顶；（2）雷击避雷线；（3）雷击（绕过避雷线）导线。如图3-1 所示。图 3 -1 雷击避雷线线路的三种情况如图所示1. 雷击发生时落雷电在杆塔的塔顶时：一般而言杆塔遭受雷击的概率，跟所架设的避雷线的根数和避雷线所经过的地区的坏境有关，一般杆塔被雷击的次数和线路遭受雷击的次数之比称为击杆率，下表形象的解释了与击杆率相关的因数。(见表 3-1)。 表 3

34、-1 击杆率 g 避雷线根数地区 0 1 2 平 原 山 区 1/2 1/4 1/6 1/3 1/42. 雷击事故发生时落雷点在输电导线时的：在日常生活中有时虽然装设避雷线进行防雷，但也有雷电绕过避雷线而击毁线路的可能性，虽概率较小，但是一旦出现此情况，则会引起线路绝缘子的闪络，造成雷电事故。如图3-2所示。图 3-2 雷击（绕过避雷线）于导线示意图和等值电路3. 雷击现象在避雷线上落雷时：这是雷击事故中最严重的一种，一般不常见我们也该避免这种现象的发生。如图3 -3所示。图 3-3 雷击挡距中央的避雷线示意图（2）雷击跳闸率：综合发生过的雷击输电导线的雷电事故来看，当遭受雷击的输电线路流入的

35、雷电过电流远远超过输电线路的耐雷值,则输电线路的绝缘将会发生冲击闪络，这时,雷电流沿闪络通道入地,由于持续时间仅有几十微秒,线路开关还来不及动作。 而如果沿闪络通道流过工频短路电流的电弧持续燃烧,线路将会跳闸，从而保护了输电线路不受损坏。线路 因雷击而跳闸,有可能是反击引起的,也可能是由绕击造成的，所以以这两种作为分析对象。下面就用架设有避雷线的输电线路为例进行雷击跳闸率的分析：1 .雷击杆塔的跳闸率设架设避雷线的输电线路，长度为100km是其每年落雷次数可以下式计算可得： 次 (为 避雷线相对于地的平均高度m ) 当击杆率为g ,输电线路每年遭受雷击杆塔的次数为： 次 设雷击塔杆时的耐雷水平

36、,雷电流幅值超过的概率是, 建弧率（发生闪络并产生工频电弧的概率）为, 输电线路每年遭受雷击杆塔的跳闸次数为： （3-2） 式中 =雷击塔杆次数和雷击线路总数的比例(见表 3-1)。2 .绕击跳闸率设绕击率为, 输电线路每年的绕击次数为： 假设发生绕击时耐雷水平为, 雷电流幅值超过的概率为, 建弧率为,则输电线路每年绕击跳闸次数为： (3-3)3 .线路雷击跳闸率 输电线路的雷击跳闸率为反击跳闸率和绕击跳闸率的和即 （3-4） 注意：在中性点非直接接地的电网中,一般不架设避雷线的输电线路的雷击跳闸率可用下式计算 (3 -5) 其中 为上导线平均高度(m)； 为建弧率； 为雷击线路一相导线与杆塔

37、闪络之后, 再向第二相导线反击时的雷电流幅值超过耐雷水平的概率；3.1.2输电线路的防雷措施输电线路是电力系统输送电力的纽带。有着不可或缺的作用，所以保护输电线路是非常非常重要的。由众多资料显示，输电线路遭受的雷害主要以直击雷和遭受雷害后发生的绝缘闪络为主。所以在对输电线路防雷方案进行设计时，主要以这两个方面为主，当然还要考虑可行性以及其经济价值。就当下而言，对输电线路的防雷的主要措施有以下几种： （1） 架设避雷线：实际应用中避雷线是防雷击最有效的，最常被采用的防雷措施，而且避雷针还有分流的作用，能减小雷电流入塔杆的过电流，从而保护输电线路不受雷击。所以在高压输电线路中经常可以看到避雷线的身

38、影，只为了方便有效的防止雷击。 （2) 减小杆塔接地电阻：实际中，可降低杆塔接地电阻的方法来防雷，不仅能提高线路耐压水平、而且还可以有效防的防止反击。（3） 架设耦合接地线：对于某些建成投运后雷击故障频发的线段，可以采用在导线下方架设地线的措施。一方面增加避雷线与导线间的耦合作用，以降低绝缘子串上的电压;另一方面耦合地线还可增加对雷电流的分流作用，从而可以更好地保护输电线路免遭雷电破坏。 （4）采用不平衡绝缘方式：如今有越来越多双回路输电线路被架设使用，对于这类型输电线路一般的防雷措施不能满足其对防雷保护的要求，通常大都是采用不平衡绝缘方式来降低双同路雷击同时跳闸率，以保证不中断供电。 （5）

39、采用中性点非有效接地方式：在实际应用中，是否要对中性点接地要看具体情况，一般对于35kv及以下的线路，采用经消弧线圈接地或中性点不接地的方式进行防雷保护。 （6）装设避雷器：装设避雷器来减少输电线路交叉处和在高杆塔上被雷击而跳闸的次数，因为在雷电活动强烈、土壤电阻率很高或降低杆塔接地电阻有困难等地区，装设重量较轻的复合绝缘外套氧化物避雷器更实际且防雷可靠性高。 (7)加强绝缘：现实生活中，有些杆塔上所架设的输电线路的电压较高，所以为了安全起见，其架设的杆塔相对要高很多。随之而来遭受雷击的概率更高了，一般可采用在杆塔上增加绝缘子片数的方法来防雷，且适当增加输电导线与避雷线间空气距离，减少保护角等

40、措施，对于35kv及其以下的线路，可采取瓷横担子绝缘子来提高冲击闪络电压。 （8）装设自动重合闸装置：装设有自动重合闸时，当发生雷击造成闪络时，断路器可在跳闸后恢复绝缘性较高，且重合闸成功率较高，所以各级电压的输电线路在不影响其正常工作的前提下都应尽量装设自动重合闸装置。3.2发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所构成电力系统的重要部分，对于电力系统而言发电厂和变电所是其大脑是整个电网的枢纽中心。实际中由于在发电厂和变电所的在地面积有限，在内其部各个设备的安装空间更是有限，造成电力设备大多数被集中安装，所以一旦发生雷害事故，不仅会导致发电机、变压器的损坏，甚至会影响周遭的电力设备不同程度的损坏

41、。让更换和修复难度加大，还造成大面积停电，影响人民的日常生活，影响社会的和谐稳定发展造成混乱。由此可见对发电厂和变电所的防雷保护措施的设计工作十分重要。 当有雷击事件在发电厂、变电所内发生时，通常都是雷直击到发电厂或变电所要么就直击于输电线路而后会产生的雷电波沿着导线侵入发电厂、变电所。这是造成发电厂和变电所遭受雷击的主要的两个因素。面对直击雷变电所和发电站一般会采用架设避雷线或避雷针来进行防雷保护。但在众多雷击事件中有一部分是由雷电波侵入变电所、发电厂的，所以对变电所和发电厂的防雷措施中最常用的方法是在变电所和发电厂内安装合适的避雷器以限制电气设备上的雷电过电压，同时设置进线段保护段以限制雷

42、电流幅值和降低侵入波陡度，以保护变电所、发电厂免遭雷击。 3.2.1发电厂、变电所的雷电侵入过电压保护 在发电厂和变电所里绝大多数是通过装设避雷器来限制过电压雷电的侵入，因此准确选择避雷器的型号、参数、合理确定避雷器的安装数量和安装位置变得十分重要。在发电厂、变电所内装设有很多电力系统的一次设备、二次设备且需要对其装设1防雷装置进行防雷。而在发电厂和变电所内很多电气设备都是分散布置的，且变电所内安装避雷器既要求尽可能减少避雷器的组数，又要保证保护好全部电气设备的安全，这就给装设避雷器带来了很多不便，尤其是使布线难度增大所以在发电厂、变电所内安装避雷器要综合考虑各种因素以及运行经济性，争取用最少

43、的投资，获得最大的保护收到最好的效果。 通常阀式避雷器在变电所中进行防雷保护时，阀式避雷器和被保护设备绝缘间的连线一般不接在同一个点上,它是被安装在母线上的,这样既经济又可以是防雷效果最好。当有雷电波的侵入时,就使避雷器和被保护设备之间产生一个波过程，使的避雷器动作。因为变压器的电压超过它的冲击耐压值时,避雷器就会失去保护作用,变压器会被雷击产生的雷电流损坏。所以在使用避雷器时要合理选择，不同类型避雷器的残压值是不同的。 3.2.2变电所的进线段保护 变电所进线段保护的目的是防止进入变电所的架空线路在近区遭受直接雷击，并对由远方输入的雷电侵入波通过避雷器或电缆线路、串联电抗器将其过电压幅值和陡度限制到一个对电气设备没有危险的较小数值。 实际生活中，变电所进线段的设置是防止雷电侵入波进入变电所损坏电气设备的一个重要防雷措施。变电所进线段的保护就是加强了对接近变电所的一段输电线路的防雷保护。如果在整段输电线路上都没架设了避雷