福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书
4.1.2绕击时的耐雷水平
通过模拟实验、实地测试和传统经验来看，绕击率Pα主要受到避雷线对外侧导线的保护角α、杆塔高度和线路经过地区的地形地貌和地质条件等条件的影响。根据我国明文制定的有关条例，建议根据下式对绕击率Pα计算求得：
对平原地区
lgP???h86-3.9（4-2）
对山区
lgP???h86-3.35（4-3）
其中，h为杆塔高度（m）。
由式（4-2）（4-3）可得出结论，山区线路的绕击率约为平原线路的3倍，效果等同于保护角增大了8°。
忽略避雷线和输电线间发生的耦合与杆塔接地的影响，可认为当绕击发生时，雷电流波取值i/2，通过波阻抗为Z0的主放电通道传到点A。图4－1是绕击导线示意图与等效电路图。图中Zd为导线的等值波阻。设导线为无穷长，则根据彼得逊法则，得到如图4－1（b）所示的等值电路。
1i2Z0ZdAZdiZ0Zd2uAiA(a)图4－1 绕击导线的等值电路
(b)
流经雷击点A的电流iA为
iA?iZ0(4-4)
Z0?Zd/2导线上的电压uA为
- 11 -
福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书
uA?iAZdZ0Zd?i（4-5） 22Z0?Zd其幅值UA为
UA?ILZ0Zd（4-6）
2Z0?Zd 由式（4-6）可得出，绕击时雷电流同输电线上的电压之间成正比例关系，两者将同时增大。当输电线上的电压大于绝缘子串的闪络电压时，绝缘子串将出现闪络现象，取UA值为绝缘子串的50％闪络电压U50%，则绕击时的耐雷水平I2的计算如下式所述：
I2?U50%2Z0?Zd（4-7）
Z0Zd我国技术规程认为Zd?2Z0，则
I2?U50%4U50%?（4-8） Zd100根据规程法，35kV线路绕击耐雷水平约为3.5kA；110kV线路绕击耐雷水平约为7kA；220kV线路绕击耐雷水平约为12kA；330kV线路绕击耐雷水平约为16kA；
4.2输电线路的雷击跳闸率
输电线路在受到雷击后，需满足两点才会导致跳闸事故发生：其一，雷击电流必须大于输电线路设计的耐雷水平，从而导致绝缘子串发生冲击闪络。但是这一过程的的持续时间往往只有几十微秒，这一时间还不足以使线路动作导致跳闸。而将冲击闪络转变为稳定的工频电弧则是实现跳闸的第二要素，同时满足这两个条件才会引发雷击跳闸事故。 4.2.1建弧率
建弧率η是冲击闪络成功转变成稳定工频电弧的几率。通过模拟实验、实地测试和传统经验可得知η计算为：
???4.5E0.75?14??10?2（4-9）
其中，E为绝缘子串的平均运行电压（有效值）梯度（kV/m） 对中性点有效接地系统
E?ue（4-10） 3l1而针对中性点非有效接地系统，必须由两相输电线闪络出现，形成相间闪络，才能
- 12 -
福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书
导致跳闸的发生，因此计算过程如下：
E?ue（4-11）
2l1?l2在式（4-10）、（4-11）中，ue为线路额定电压（输入电压有效值，单位：kV）；l1为绝缘子串长度（m）；l2为木横担线路的线间距离（m），而对于铁质和钢筋混凝土材质的横担的线路而言，其l2=0。
在实际测试中，在绝缘子串的平均运行电压不超过6kV/m的情况下，其建弧率极其微小，可近似地认为η＝0。 4.2.2有避雷线线路雷击跳闸率的计算
以下是用规程法近似计算线路雷击跳闸率。 （1）雷击杆塔时的跳闸率
每百公里线路年均（40个雷电日为一周期）所受的雷击次数N为
（b?4h）N??100T??0.28（b?4h）次（/100km?年）（4-12）
1000其中，γ＝0.07次/（平方公里·雷暴日）； h为避雷线平均高度。
取N次雷电击于杆塔塔顶从而导致跳闸事故发生的次数n1：
n1?NgP1?（4-13）
其中，g为击杆率，见表4－2；
P1即发生雷电流幅值超过雷击杆塔耐雷水平I1的几率。。
地形 避雷线根数 0 1 2 平 原 1/2 1/4 1/6 - 13 -
福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书
山 区 1 1/3 1/4 表4-2 击 杆 率 g
（2）雷绕击导线时的跳闸率 设n2为线路绕击跳闸率，则
n2?NP?P2?（4-14）
其中，N的意义与前式相同； Pα为绕击率；
P2为雷电流幅值超过绕击耐雷水平I2的概率。 （3）线路跳闸率
由以上分析可得知，若线路总跳闸率为n，则线路的总跳闸率计算结果为：
n?n1?n2??N（gP1?P?P2）?（4-15）
- 14 -
福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书
5常见防雷措施
为了保证输电过程的安全有效，避免雷电灾害对输电的影响，针对雷害产生的各个因素所采取的相应措施即输电线路的防雷措施。这些措施的应用，旨在提升线路的耐累能力，防止因雷击而导致的跳闸事故等各类雷害事故。如图5－1所示。以下是一些常见的线路防雷措施。
提高耐雷水平措施降低建弧率的措施线路绝缘冲击闪络工频电弧断路器跳闸自动重合闸避雷线雷电放电雷电过电压供电中断 图5-1 线路雷害事故的发展过程及防护措施
（1）架设避雷线
架设避雷线是当今主要防雷措施中最基本的方法之一，采用避雷线的引流和分流，保护输电线免于受到直接雷击，减少进入杆塔的雷击电流，并使塔顶电位下降，减小绝缘子上的过电压，是较为有效的一种手段，已经受到了广泛的使用。
在我国制定的相关条例中规定，110kV以上线路应当在全线路中设置保护角在20到30度之间的避雷线，且500kV线路应当设置小于等于15度保护角的双重避雷线，仅部分较少受到雷电灾害的110kV线路可不强制要求。
（2）降低杆塔接地电阻
通常高度的杆塔为了提升线路的耐雷水平，可以采用减小杆塔接地电阻的方式进行。在大多数情况下，虽然杆塔的混凝土地基可作为接地体，但是这种接地体的导电情况并不理想，常常无法满足防雷的要求，尤其在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，所以需要另外添加人工接地装置。
（3）架设耦合地线
架设耦合地线由于可在线路架设完毕后进行，且设置方便，常作为对线路防雷设计的补偿措施。这种方法以提升耦合系数的方式提高输电线的耐雷水平，且也可对雷击电流进行一定程度的分流，较为方便、有效，十分适合线路设置后的后续防雷设计。
（4）采用不平衡绝缘方式
输电线路在尽量节省线路走廊用地的前提下，逐渐的采用双回线路架设在同一杆塔上的架设方法。这种情况下，仅需保证一条回路不发生跳闸，于是便出现了不平衡绝缘的措施，即使其中一条回路的三相绝缘子片数较少。这种设计在发生雷击线路时，将使
- 15 -