二、输电线路雷害发展过程及防雷途径 1、雷害发展过程
雷电 放电
雷电 过电 压
线路 绝缘 冲击 闪络
稳定 工频 电弧
断路 器跳 闸
供电 中断
避雷 线
提高 耐雷 水平
降低 建弧 率
自动 重合 闸
8.1 输电线路的防雷保护
2、防雷途径（措施） （1）防止雷直击导线：避雷线；避雷线与避雷针配合；电
缆线路。 （2）防止雷击造成的绝缘闪络：降低杆塔接地电阻；加强
8.1.3 输电线路雷击跳闸率
1.雷击杆塔跳闸率： n1 2.8h g g P1
hg—避雷线对地平均高度；g—击杆率；η—建弧率； P1—雷电流幅值超过I1的概率。
地形 平原 山区
避雷线根数 0
1／2 －
1
2
1／4 1／6 1／3 1／4
8.1.3 输电线路雷击跳闸率
2.绕击跳闸率： n2 2.8hgP P2
8.1 输电线路的防雷保护
一、输电线路耐雷性能指标 1、每100公里线路年落雷次数
N
100
B 1000
Td
b
4h 10
Td
[次／100公里 年］
上式中：γ－－地面落雷密度
Td－－雷暴日数 b-－两根避雷线间的距离
h-－避雷线的平均对地高度
8.1 输电线路的防雷保护
2、耐雷水平：雷击线路时，绝缘上不会发生闪络的最大雷 电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值。
（3）导线电位幅值：
Uc
kUtop
ahc (1
k
hg hc
)
kUtop
ahc (1
k)
8.1.2 输电线路直击雷过电压
绝缘子串上的电压：塔顶电位与导线电位之差。
uli utop uc utop kutop hc (1 k ) (utop hc )(1 k )
幅值
Uli
I (Ri
雷击点的电压最大值：
UA
i 4
Zg
t
4
Zg
l
v 4
Zg
4
l v
Zg
导线空气绝缘上的最大电压：
al U AB U A (1 k) 4v Zg (1 k)
8.1.2 输电线路直击雷过电压
3.雷电绕击导线时的过电压 绕击率
1gPa
a ht 86
3.9
1gPa
a ht 86
3.35
平原地区线路 山区线路
线路绝缘。 （3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧：增加绝缘子
片数；中性点非有效接地；消弧线圈接地。 （4）防止线路中断供电：自动重合闸；双回线、环网供
电。
8.1.2 输电线路直击雷过电压
雷直击于线路的 三种情况： 雷击杆塔塔顶； 雷击避雷线档距 中间； 雷电绕击于导线。
8.1.2 输电线路直击雷过电压
hg—避雷线对地平均高度；Pα—绕击率；η—建弧率； P2—雷电流幅值超过I2的概率。
8.1.3 输电线路雷击跳闸率
3.线路雷击跳闸率
n n1 n2 2.8hg(gP1 P P2 )
8.2 发电厂和变电所的防雷保护
发电厂及变电所的防雷要求比输电线路高。 发电厂和变电所的雷害： （1）雷电直击发电厂及变电所：采用避雷针或避雷线进行
a—保护角；ht—杆塔高度
8.1.2 输电线路直击雷过电压
绕击时的过电压及耐雷水平
8.1.2 输电线路直击雷过电压
计及电晕的影响时，Z＝400 Ω ，Z0≈200 Ω，则雷击点的
电压为：
UA
I 2
Z 2
100I
绕击时的耐雷水平：当雷击点电压大于U50％时，发生闪络。
I2
U50% 100
无避雷线
小结：1、有避雷线的线路耐雷水平有所提高 2、提高耐雷水平的措施：加强线路绝缘（提高U50%）； 增大耦合系数；降低杆塔接地电阻；
8.1.2 输电线路直击雷过电压
2.雷击档距中央避雷线时的过电压
8.1.2 输电线路直击雷过电压
8.1.2 输电线路直击雷过电压
雷电通道波阻抗Z0与两侧避雷线波阻抗并联值Zg/2近似相 等，则每侧避雷线上的电流波为i/4。
8.1 输电线路的防雷保护
3、雷击跳闸率：折算为100km、40雷暴日、线路每年因雷 击所引起的跳闸次数。
建弧率：由冲击闪络转变为稳定工频电弧的概率称为建弧 率。
E Un (中性点有效接地系统） 3l1
E
Un 2l1＋l2
(中性点非有效接地系统）
l1—绝缘子串的长度 l2—木横担线路的线间距离
8.1 输电线路的防雷保护
独立式避雷针
（1）被保护物最高处A点（高 度为h）的电位
uA
L0h
di dt
iRi
（2）接地装置的B点电位
uB iRi
8.2.1 发电厂和变电所的直击雷防护
（3）场强与电压的关系：UA=E1d1 UB=E2d2 （4）空气与土壤中的击穿场强分别为：E1≈500kV/m
E2 ≈ 300kV/m (5)代入解方程可得：
d1 d2
0.2Ri 0.3Ri
0.1h
Lt 2.6
hc )(1 2.6
k)
8.1.2 输电线路直击雷过电压
耐雷水平：当绝缘子串上的电压Uli大于U50%时，绝缘子串 将发生闪络，与之对应的雷电流幅值Ⅰ为雷击杆塔的耐雷
水平。
I1
(1
k )[
U50%
( Ri
Lt ) 2.6
hc ] 2.6
有避雷线
I1
Ri
U50% Lt
2.6
hc 2.6
防护。 （2）雷电波沿输电线路侵入发电厂和变电所：采用避雷器
进行防护。

8.2.1 发电厂和变电所的直击雷防护
避雷针装设设计应考虑两点：
（1）应使所有设备额和建筑物处于保护范围内。 （2）被保护设备与避雷针之间有一定距离，以防发生反击。 避雷针装设方式：独立式和构架式。
8.2.1 发电厂和变电所的直击雷防护
I 2.6
代入上式得: Utop
I (Ri
Lt ) 2.6
无避雷线时:
1，Utop
I (Ri
Lt ) 2.6
小结:由于避雷线的分流 作用塔顶电位降低
8.1.2 输电线路直击雷过电压
导线电位的计算
（1）耦合分量：避雷线电位与塔顶电位相同，在导线上产 生耦合分量kUtop，与雷电流同极性；
（2）感应分量：雷电流通道的电磁场作用，在导线上产生 感应分量αhc(1-khg/hc)，与雷电流反极性；
1.雷击杆塔塔顶时的过电压和耐雷水平
8.1.2 输电线路直击雷过电压
假设雷电流为i，由于避雷线的分流作用，流经杆塔的电 流小于it小于雷电流i：it=βi, β为分流系数.
8.1.2 输电线路直击雷过电压
塔顶电位
utop
Riit
Lt
dit dt
(Rii Lt
di ) dt
以 di dt