王凯乐

（广东集明电力工程有限公司，广东 东莞 523071）

1 雷击的产生和危害

雷击闪络是由雷云放电造成的过电压通过线路杆塔建立放电通道，导致线路及设备绝缘击穿，从而造成设备损害，造成重大停电事故，带来重大经济损失和伤亡事故。雷电过电压类型主要分为直击雷过电压、感应雷过电压和侵入雷电过电压。下面我们就这几种雷击方式产生的原因及其危害加以说明。

直击雷过电压：是指雷电直接击中了架空电线或埋地电缆，雷电流以1/20～1/2的光速以波的形式向线路两端移动，对电力设备及用电设施构成危害。主要破坏力在于电流热效应特性，它所产生强大的雷电流转配成热能将物体损坏。其雷电流可高达100kA，可想其产生的危害程度。产生雷电过电压可由公式Us≈100I计算。其影响因素与雷电反击，雷电参数，架空线杆塔高度和接地电阻等有关。

感应雷过电压：即由于雷云对大地放电，从而导致空间电磁场发生剧烈变化，在线路中和设备上产生的。他们的电压从几千伏到几十千伏不等，以波的形式传播。其在导线上产生的感应雷过电压计算公式为Uj≈25IH/S，其中I为雷电流，H为导线架设高度，S为雷击点到线路垂直距离。感应雷电过电压幅值与雷击点高度，导线架设高度等因素有关。

侵入雷电过电压：输电线路受到雷击，雷电波沿导线侵入电气设备内部，造成绝缘的击穿。电力系统中由于雷电侵入而造成的运行中断占60%以上，因此对其防护问题应予以足够的重视。这种雷电过电压损害程度与雷电直击相当，其严重后果不言而喻。侵入雷电过电压幅值与发电厂保护段的耐雷水平，雷击点的距离，电晕及发电厂变电所主接线形式、运行方式有关，其影响因素较为复杂。

2 保护范围的计算方法和防治措施

2.1 防雷在配电所主要是架设避雷针；线路主要是架设避雷线。下面我们主要讨论避雷针计算原则。它是计算原则如下：

单根在地面上保护范围，按下式计算：R=1.5hp。式中R为保护半径，h为避雷针高度，P为高度影响系数（当h≤ 30m，P=1，当30＜h≤ 120，P=5/√5.5）。在被保护物高度hx水平面上保护范围如下式：当hx≥0.5h时，rx=（h-hx）p=hxP；当hx＜0.5h时，rx=（1.5h-2hx）p；算出避雷针/被保护物的数值，再依两针间距D/ha*p，然后再依行标DL/T—620中相关图表得知bx/ha*p的值，方可计算出单针单侧被保护的范围bx。变电所装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故，方可满足要求。

避雷线的保护范围如下式：当单根避雷线在hx水平面上保护的宽度为当hx≥h/2时，rx=0.47（h-hx）p，rx为避雷线每侧保护范围；当hx＜h/2时，rx=（h-1.53hx）p；等高双避雷线与不等高多根避雷线保护原理和单根基本相似，只是h用h0=h-D/4p来代替。在这里不在赘述。

2.2 防雷的防护措施

直击雷防护的主要措施：主要是装设避雷针、避雷线。其主要功能是拦截雷闪、并通过避雷针（避雷线、避雷带、避雷网）、引下线将雷电流泄入大地，从而防止或减少雷击建筑物造成损失。主要分为架空线路的防雷和配电系统的防雷。在架空线路中防护措施有：（1）架设地线；（2）降低杆塔接地电阻；（3）架设耦合地线；（4）装设自动重合闸和加强绝缘等。在配电系统中防护措施有：配电变压器应加装避雷针保护，避雷针应尽量接近电气设备装设，其保护范围方法参照2.1中所述，同时其接地线应与变压器低压侧中性点（中性点不接地时为中性点的击穿熔断器的接地端）以及金属外壳等连在一起。

感应雷防护的主要措施：（1）安装避雷器，来将雷电流泄放到大地，从而限制过电压，保障输电线路及设备的安全。因避雷线一定程度上降低了导线上的感应过电压，但并不能完全消除，所以要加装避雷器以消除感应雷侵入。（2）有效地将建筑物内不带电的金属装备、金属结构连成整体并予以接地，可以防止感应雷的危险。具体做法是将平行管道、相距不到100 mm的管道用金属线跨接起来，所连接的PE线必须做重复接地，接地电阻必须符合重复接地电阻值的要求。

侵入雷波防护的主要措施：（1）应采用避雷针和避雷线对直击雷和感应雷进行防护，并采取一定地防止反击措施，在源头上进行一定的消减和防护；（2）应采用减小雷电闪络，可用避雷器加以防上和消除；（3）按相关标准要求对采用雷电侵入方案进行校验时，其条件为保护接线，一般应保证2km外导线上出出侵入雷电时，不会出现电气设备的绝缘损环，在实际中一定要进行相关校验，以满足防雷要求。（4）要加强重要地段的防护，消减侵入雷电的效果。同时这些规定都必须符合过电压保护及绝缘配合中相关要求。

2.3 接地技术：接地按用途分为四种，分别是工作（系统）接地，保护接地，雷电保护接地，防静电接地。我们这里主要讨论雷电保护接地，防雷与接地是不可分割的，是一个有机统一体。一般认为雷电放电机制可用电流源等效、接地电阻越小雷电流产生的电源也越低，雷击的危害就越小，所以只要尽可能降低接地电阻。良好的接地可以让雷电顺利地流入大地，而不至雷电流在某处因大电阻产生高电压闪络而对被保护物体产生破坏作用。接地相关规范和要求，具体可参照GB50065-2013中标准。一般地接地要求是：（1）优先选好自然接地极，在此基础上考虑是否装设人工接地极；（2）应不小于两根导体在不同地点与接地网相连；（3）应注意在高电阻率和永冻土层的接地的措施；（4）应注意接地装置的防腐及设计处限；（5）应注重人工接地的应用，以达到降低接地电阻的目的。人工接地外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，半径不宜小于均压带间距的一半。接地网的埋深不宜小于0.6m，一般采用等间距和不等间距布置。（6）避雷线与避雷针与配电设备在空气中距离应按式Sa≥0.2R+0.1h，其中R为接地电阻，h为避雷针或避雷线的架设高度；接地装置与配电设备在地中距离应按式Se≥0.3R，其中R为接地电阻。（7）除按上述要求外，在对避雷针和避雷线Sa不宜小于5m，Se不宜小于3m。（8）接地线的要求：接地线在建筑物入口处应标志，涂以15-100mm宽度相等的黄绿条纹，其截面热稳定性应按接地短路电流全部的70%来选取。

结语

雷电活动是一种复杂的大自然现象，目前没有哪种防雷措施能够起到绝对防雷作用，但我们可以通过减少线路雷击跳闸次数，减少绕击，提高耐雷水平，从而尽可能的限制和消减雷害。同时我们必须在实践中探索，不断积累经验，完善防雷措施。

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