(避雷线与塔顶电位相同)(k-几何耦合系数)
雷击塔顶时雷电先导在导线上的的感应电位：
U2=-αhd(1-k)
U2为负的理由：雷电先导在导线上产生感应过电压的极性（感应 出正电荷）与流入杆塔中的电流极性相反
导线电位
u d U 1 U 2 k td u h d ( 1 k )
3、绝缘子串上作用的过电压
ig
Zb/2
彼得逊法则
1、当雷电波头长度大于档距时 20.5l/vs f
避雷线雷击点A的电压：
UAig
Zb 2
iL2Z Z00 Zb Zb
雷击点最高点电位出现在从杆塔反射回来
的负电压波到达时刻:
此时雷电流 iL=αt =αL/Vb 间隙S承受的最大电压:
U sU AkA U L b2Z Z 00 Z b Z b(1K ) 感应过电压与下列因素有关:
无避雷线时:
Ugd ahd
其中dIL IL kA/s 感应过电压系数 dt 2.6
数值为雷电流的平
有避雷线时，导线上的感应过电压
U g'd (1 k )U g d(1 k ) h d
由于屏蔽效应，感应电压降低了（1－K）倍
二、输电线路直击雷过电压和耐雷水平 1、雷击杆塔塔顶：
反击
雷击塔顶时雷电流可通过下列途径的分流：
第八章 电力系统防雷保护
电力系统的防雷保护包括了线路、变电所、 发电厂等各个环节。
雷击输电线路的方式
大气过电压：
直击雷过电压：① 、②、 ③
感应雷过电压：④、②、①
其中④只对35KV以下线路有 危害
大气过电压带来的后果： 发生短路接地故障 雷电波侵入变电所，破坏设 备绝缘，造成停电事故 衡量线路防雷性能的优劣：
美 国 、 前 苏 联 等 十 二 个 国 家 的 电 压 为 2 7 5 － 5 0 0 kV 总 长 为 32700km输电线路连续三年的运行资料中指出，雷害事故占 总事故的60％
一、输电线路的感应过电压
1、雷击线路附近大地时 ❖ 静电感应 ❖ 电磁感应
感应过电压-静电感应分量
❖ 在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷 云及先导通道与大地构成的电场之中。由于静电感应， 最靠近先导通道的一段导线上感应形成束缚电荷
耐雷水平：线路遭受雷击 所能耐受不至于引起闪络 的最大雷电流（kA） 雷击跳闸率：每100km线 路每年因雷击引起的跳闸 次数
输电线路的雷击事故
在我国跳闸率比较高的地区的高压线路由雷击引起的次数约 占40～70％，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地 区，雷击事故率更高
在日本50％以上电力系统事故是由于雷击输电线路引起的， 雷击经常引起双回同时停电，20－30％的输电线路故障发生 在双回输电线路
-Ugb在导线上耦合电压为-KUgb
导线上的实际感应电压
U gd ' U gd kU gb
(1
k
hb hd
)U
gd
(1 k ) U gd
即避雷线的屏蔽效应使导线上 的感应电荷减少，感应电压降 低了（1－K）倍
2、雷击塔顶时的感应过电压（S<65m）
雷击塔顶时迅速向上发展的主放电引起周围空 间电磁场的突然变化，会在导线上感应出与雷 电流极性相反的电压，以静电感应分量为主
绝缘子串的作用电压: Uj=塔顶电位Utd – 导线电位Ud
= Utd – KUtd + αhd(1-k) =(Utd +αhd) (1-K)
=[βIL(Rch+Lgt/2.6) + IL hd /2.6](1-K) =IL[β(Rch+Lgt/2.6) + hd /2.6](1-K)
4、线路绝缘子耐雷水平
当作用在线路绝缘子上的电压Uj>绝缘子串冲击闪络电压Uj50% 绝缘子将发生闪络，由于塔顶电位高于导线电位，闪络将从杆塔向 导线发展，故称为反击。 耐雷水平: 雷击杆塔时绝缘子串上承受最大雷电冲击电压所对应的雷电流:
I1
Uj50%
(1k)[(RchL 2.g6t)2h.d6]
I1Βιβλιοθήκη Uj50%(1k)[(RchL 2.g6t)2h.d6]
反击耐雷水平
❖ 35kV: 20-30kA ❖ 110kV: 40-75kA ❖ 220kV: 75-110kA ❖ 330kV: 100-150kA ❖ 500kV: 125-175kA
二、雷击避雷线档距中央
避雷线雷击点A的电压：
UAig
Zb 2
iL2Z Z00 Zb Zb
Z0
2
iL 2
Z0
A
避雷线 杆塔 闪络后相导线也可分流
雷击塔顶的过电压分析
波头部分
igt iL 分流系数，雷电流 雷经 线避 分流 塔顶电位
utdRchigtLgtddgitt(iLRchLgtddLit) iL(RchLgt/2.6)
最高塔顶电位
utdILRchLgf t
2、雷击杆塔时导线的电位
避雷线耦合到导线上的电位：u1=kutd
❖ 主放电开始以后，先导通道中的负电荷自下而上被迅速 中和。相应电场迅速减弱，使导线上的正束缚电荷迅速 释放，形成电压波向两侧传播
❖ 由于主放电的平均速度很快，导线上的束缚电荷的释放
过程也很快，所以形成的电压波u＝iZ幅值可能很高。这
种过电压就是感应过电压的静电分量
感应过电压-电磁感应分量
在主放电过程中，伴随 着雷电流冲击波，在放 电通道周围空间出现甚 强的脉冲磁场，其中一 部分磁力线穿过导线－ 大地回路，产生感应电 势，这种过电压为感应 过电压的电磁分量
反击耐雷水平与导线－地线间的耦合系数k，杆塔分流系 数β，杆塔冲击接地电阻Rch，杆塔等值电感Lgt以及绝缘 子串的50％放电电压Uj50％等因素有关
还必须考虑工频电压的作用以及触发相位 距离远，耦合系数小，一般以外侧或下方导线计算 通常以降低Rch，提高k为提高反击耐雷水平的主要手段
提高耦合系数K的方法: 1)将单避雷线改成双避雷线 2)在导线下放增设架空地线(耦合地线),也起到分流作用
感应过电压计算
无避雷线时感应过电压为
Ug
25IL
hd S
导线越高，感应过电压越高。
一般Ug « 500kV，在110kV线路上不引起闪络。
避雷线对感应过电压的屏蔽作用
1）避雷线不接地时：
Ugb
25IL
hb S
2）避雷线接地时：
Ugd25ILhSd Ugbh hb d
实际上，避雷线与大地连接保持地电位，电位为0，可 以假设为避雷线上再叠加了-Ugb的感应电压