1、第八章 雷電及防雷安裝 雷電放電所產生的雷電流高達數十、甚至數百千安，從而會引起宏大的電磁效應、機械效應和熱效應。從電力工程的角度來看，最值得我們留意的兩個方面是：1、雷電放電在電力系統中引起很高的雷電過電壓或大氣過電壓，它是呵斥電力系統絕緣缺點和停電事故的主要緣由之一；2、雷電放電所產生的宏大電流，有能夠使被擊物體炸毀、熄滅、使導體熔斷或經過電動力引起機械損壞。 在電力系統中，高壓架空輸電線路縱橫交錯，廣泛分布在寬廣的地面上，更容易蒙受雷擊，以致破壞電氣設備引起停電事故，給國民經濟和人民生活帶來嚴重損失。為了計算研討雷電過電壓和采取合理的防雷措施，必需掌握雷電參數。人們對雷電進展了長期的觀測

2、，積累了不少有關雷電的資料，將獲得的數據進展統計分析，供防雷工程運用。8-1 雷電參數雷電參數一、雷電放電的等值電路 對地放電的雷云大多數是負極性的，在雷云向大地開展的先導通道中分布的電荷與雷云的極性一樣。隨著帶負電荷的先導通道向大地開展，在附近地面上感應產生的正電荷也在添加。領先導通道開展到離地面某一高度時，先導頭部與地面之間的空氣被擊穿，雷電通道中的主放電過程開場，沿著先導通道向上繼續開展。雷擊大地的情況雷擊大地的情況 主放電產生大量正、負電荷，正電荷與先導通道中的負電荷中和，而新產生的負電荷那么沿主放電通道流入大地。以上相向運動的正、負電荷構成強大的主放電電流。假設大地為一理想導體，那么

3、流經主放電通道的電流為 ，其極性與雷云的極性一樣。Lv 研討闡明，先導通道具有分布參數特征。先導放電的開展可看作是一根均勻分布電荷的長導線自雷云向大地延伸，而將先導頭部臨近地面時氣隙被擊穿看作是開關忽然合閘。圖8-1-1雷擊避雷線、桿塔、架空地線或導線的情況雷擊避雷線、桿塔、架空地線或導線的情況 在主放電過程中，正電荷構成的電流波沿先導通道向上運動，而負電荷構成的電流波那么沿主放電通道及被擊物體向下運動，對于接地物體，該電流迅速流入大地。圖8-1-2流經被擊物體的電流iz為00zLjzivzz 流經被擊物體的電流iz與被擊物體的阻抗zj有關，zj越大那么iz越小，反之那么iz越大。當zj=0時

4、，流經被擊物體的電流被定義為“雷電流，以iL表示。所以LLiv所以電流iz為00zLjziizz 從地面的實踐效果出發，可以將雷擊物體看作是一個入射波為 的電流波沿一條波阻抗為z0的通道向被擊物體傳播的過程。規程DL/T620-2019將雷電通道波阻抗z0取為300。圖8-1-4。2Li二、雷電流 負極性雷電所構成的各次雷擊電流和正極性雷電流都具有脈沖波形。描畫脈沖波形的主要參數有三個：峰值、波前時間和半峰值時間。雷電流的陡度是指其波前隨是上升的變化率，峰值和陡度都是影響雷電過電壓的直接要素。 雷電流i為一非周期沖擊波，它與氣候、地質條件和地理位置有關，是一個隨機變量。峰值峰值 根據我國長期實

5、測所累積的大量數據，并參考了國外的資料，對普通地域，規程建議按下式計算雷電流的累積概率log88LIP 其中：P為峰值超越IL的雷電流出現的概率，IL為雷電流的峰值。 陜南以外的西北地域，內蒙古自治區的部分地域平均雷暴日數普通在20及以下雷電流峰值較小，所以log44LIP 波前時間、半峰值時間和陡度波前時間、半峰值時間和陡度 雷電流的波前時間在15s范圍內，平均為22.5 s，規程引薦取2.6 s。 雷電流半峰值時間在20100s范圍內，平均為50 s，超越50s的概率只需18%30%。 據統計分析，雷電流的陡度與峰值的相關系數為0.60.64，闡明兩者親密相關，規程按下式計算雷電流的平均陡

6、度：(2.6/)LIkAs雷電流波形雷電流波形 電氣設備的雷電沖擊實驗和防雷設計要求將雷電波的波形等值為可用公式表示的典型波形。常用的雷電流等值波形有雙指數波、斜角波和半余弦波。雙指數波 雙指數波為雷電流的規范波形，是與實踐雷電流波形最接近的等值波形，其表達式為( )()ttLLi tAIee斜角波 為簡化防雷計算，常采用斜角波，其波前陡度由雷電流峰值和波前時間決議，斜角波的波尾可以是無限長或有限長。規程建議在普通線路防雷設計中可采用斜角波。半余弦波 對雷電波的波前來說，較近似的波形是半余弦波，其表達式為( )(1 cos)2LLIi tt 在大跨越、特殊高塔線路防雷設計時采用半余弦波。三、雷

7、暴日與雷暴小時 一個地域雷電活動的頻繁程度通常以該地域多年統計得到的年平均雷暴日數或雷暴小時數來表示。雷暴日是一年中有雷電的日數。雷暴小時是一年中有雷電的小時數。四、地面落雷密度和輸電線路落雷次數地面落雷密度地面落雷密度 地面落雷密度是指每一雷暴日每平方千米地面蒙受雷擊的次數，以表示。與雷暴日有關，用下式表示0.30.023dT 為了評價不同地域防雷系統的防雷性能，須將它們換算到同樣的雷電頻度條件下進展比較。規程取40個雷暴日作為基準。輸電線路落雷次數輸電線路落雷次數 對于輸電線路，由于高出地面，有引雷作用，其吸引范圍與最容易受雷擊的導線高度有關，根據模擬實驗和運轉閱歷，普通高度線路的等值受雷

8、面的寬度為4h+b。設N為每100km線路每年蒙受雷擊的次數，那么N可按下式計算41001000/dhbNT次（100km 年） 對于Td=40，得=0.07，上式可簡化為0.28(4/km)Nbh次（100年）8-2 避雷針、避雷線的維護范圍避雷針、避雷線的維護范圍 對直擊雷的防護措施通常是裝設避雷針或避雷線。避雷針線高于被維護的物體，其作用是吸引雷電擊于本身，并將雷電流迅速泄如大地，從而使避雷針線附近的物體得到維護。 對直擊雷的防護措施通常是裝設避雷針或避雷線。避雷針線高于被維護的物體，其作用是吸引雷電擊于本身，并將雷電流迅速泄如大地，從而使避雷針線附近的物體得到維護。 在先導放電自雷云向

9、下開展的初始階段，先導頭部離地面較高，放電的開展方向不受地面物體的影響。因避雷針線較高且有良好的接地，在其頂端因靜電感應而積聚了與先導通道中電荷極性相反的電荷，使其附近空間電場顯著加強。領先導頭部開展到距地面某一高度時，該電場即開場影響先導頭部附近的電場，使其向避雷針線定向開展。隨著先導通道的定向延伸，避雷針線頂端的電場將大大加強，有能夠產生自避雷針線向上開展的迎面先導，再加強了避雷針線的引雷作用。 避雷針線的維護范圍由模擬實驗確定，它只需相對的意義，不能以為在維護范圍內的物體就完全不受雷直擊，在維護范圍外的物體就完全不受維護。一、折線法單支避雷針單支避雷針 在高度為hx的程度面上，其維護半徑

10、rx可按下式計算22()(1.52)xxxxhhhhphhphhxx當時，當時r，r 式中：h為避雷針高度；hx為被維護物體的高度；p為高度影響系數：303012015.5hmhmpph時，時，雙支等高避雷針雙支等高避雷針 兩針間的維護范圍可經過兩針頂點及維護范圍上部邊緣的最低點o的圓弧來確定，o點的高度h0按下式計算07Dhhp 在o-o截面上，高度為hx的平面維護范圍一側寬度bx按下式計算01.5()xxbhh雙支不等高避雷針雙支不等高避雷針 兩針內側的維護范圍按下法確定：先按單針作出高針1的維護范圍，然后經過較低針2的頂點作程度線與之交于點3，再設點3為一假想針的頂點，作出2和3兩等高避

11、雷針的維護范圍。多支等高避雷針多支等高避雷針 三支針的安裝地點1、2、3構成的三角形的外側維護范圍分別按兩支等高針的方法確定，假設在三角形內被維護物最大高度hx的程度面上各相鄰避雷針維護范圍的外側寬度 ，那么曲線所圍的平面全部得到維護。0 xb 避雷線架空地線的維護范圍避雷線架空地線的維護范圍 hhx ha h/2h hrxrxrx單根避雷線的維護范圍,0.47()2,(1.53)2xxxxxxhhrhhphhrhhp hhx ha h/ 2 h0 D/ 2 R0 1 2 Orx h D兩根等高平行避雷線的結合維護范圍 O點的高度按下式計算04Dhhp維護角 避雷線普通用于輸電線路的直擊雷維護，常用維護角的大小來表示其對導線的