浅谈雷害事故及防雷保护

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为了防止雷击电气设备而发生事故，通过研究雷电的特性及发生、发展的规律，进而对电气设备采取针对性的防护措施，使其免受雷击，或击而不闪，闪而不弧，从而保证了电气设备的安全和稳定的供电。

1 雷电的特征

随着雷云下部负电荷的积累，电场强度逐渐增加，当其达到某一临界值20～24kV/cm时，空气发生电离，并开始向大地发展放电过程，放电过程分先导放电和主放电两个阶段。放电通道强烈发光，通道中的电流在5～10μs内达到几十kA甚至100～200kA，然后在25～200μs内降至幅值的一半。在这样极其短暂的过程中，放电通道将被加热至 20000～30000℃，同时引起冲击波，在冲击波前具有很高的压力并发出霹雳声。在最后阶段的几十ms内，放电通道的电流迅速衰减至几十至几百A的电流，在此时间内，雷云的电荷被中和。

在大多数情况下，雷电由2～3次独立的放电所组成，多分量雷电有时持续时间可达1s，但一次雷电的持续时间一般不超过0.1s。

若物体的高度达数百m，则此物体顶部的电场强度将先于雷云达到临界值，在此情况下，雷电的发展不是从雷云而是从物体的顶部开始。这种雷电没有明显的主放电阶段，因为这时先导接触的是具有弱导电性的雷云，其重复放电的通道始终自雷云之间向大地发展，且其重复分量与雷云向下发展的雷电是一样的。

雷电流近似于一种非周期性冲击波，其最大值I_m通常称为雷电流。当雷电流为最大值时，在电阻(导线波阻抗和接地电阻)上产生最大的电压降，一般雷击电压约10⁸V级。能量约55kWh(即2×10⁸J)。

2 电气设备的防雷保护

架空输电线路每年要经受几十次雷击，雷电击中导线时，伴随着很大的电流流过，在相导线上所产生的冲击电压会达到很高的数值，以致实际上不可能得到能承受这么高电压的绝缘。因此，在大多数情况下，铁(杆)塔线路都装设一根或两根位于导线上方的架空地线以承受雷击。但架空地线的存在并不能消除当雷直击于铁(杆)塔时，在其顶端出现高电位的可能性，甚至在铁(杆)塔冲击接地电阻很小时也不例外，铁(杆)塔上的高电位将是自铁(杆)塔向导线发生放电(俗称逆闪络或反击)的原因。一般情况下，当铁(杆)塔的冲击电阻较小时，反击闪络仅在足够大的雷电流下才可能发生，而在雷击相导线的情况下，当雷电流相当小时，就可能发生闪络。

雷电电压为：

U = I_mR + Ldi/dt

式中 I_m--雷电流；

R-- 冲击电阻,比工频接地电阻小：

L-- 杆塔电感，L = 1.7mH/m 所以杆塔越高，泄雷越慢；

di-- 雷击杆塔时，绝缘不闪络的最大电流(在雷击杆塔时雷电流一般持续40～100?s）；

dt-- 一般取2.6s。

6～35kV中性点绝缘系统的线路常采用金属或混凝土电杆，因为这些线路的绝缘强度很低，实际上任何一次击中地线的雷电，都可以引起从地线到导线的反击，故在这些线路上采用避雷线是不合适的，一般只在进出线两端安装一小段，对这些线路来说，最有效的提高耐雷水平的措施，是装设避雷器和消弧线圈。绝缘的单相闪络不会引起线路的掉闸，由于消弧线圈的作用，电容电流的电弧，在大多数情况下会自行熄灭。因此，由于雷击而引起的35kV线路掉闸 仅在两相或三相闪络时才会发生。

110kV及以上的中性点直接接地的供电系统中，无地线线路受雷击的掉闸次数将多到不能允许的程度，所以，通常此类线路将沿全线设置避雷线加以保护。

对于我们来说，既要设法减少闪络的概率，更要减少从冲击闪络转入短路电流形成的稳定电弧的概率。应遵循的原则是：

·使雷电不直击导线；

·雷击塔顶或避雷线不发生反击或击而不闪络；

·运用消弧线圈，闪络而不发生稳定电弧；

·运用重合闸功能，一旦形成稳定电弧，保证供电不中断。

3 雷害事故

雷击造成的事故,我们称为雷害事故,雷击引起线路闪络,一般有三种形式：

3.1 反击

雷电击在杆塔或避雷线上。此时作用在线路绝缘上的电压达到或超过其冲击放电电压，则将发生自杆塔到导线的线路绝缘反击。其电压等于杆塔与导线间的电位差。雷击杆塔时，最初几乎全部电流都流经杆塔及其接地装置，随着时间的增加，相邻杆塔参与雷

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