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再谈无避雷线线路的防雷

作者：wakakala 发布时间：July 1, 2010 分类：高压/绝缘 No Comments

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再谈无避雷线线路的防雷
Posted on 2005年12月10日 21:07
因为没有避雷线，所以我们应该马上想到这时雷会击中导线。

当雷击中导线时，雷电流会沿被击导线向两侧奔跑．下面的思维是一个关键，是提高专业水准的重要一步：这个时候的导线在我们的头脑中应该不把它视为日常生活中一根线，而是应该这样考虑：当雷电流在导线上流动时，导线变成了一个波阻（或波阻抗）。什么是超凡脱俗，这就是超凡脱俗。在平常人眼中，雷击导线就是雷打在一条线上，而在专业人士看来，雷击导线就是雷打在电阻上，这个电阻称为波阻．波阻乘上雷电流就是导线上出现的电压，两者相乘几乎都高于导线上的正常电压，所以称为雷电过电压，其最大值为

U1＝IZ/2

其中雷电过电压U的下标为1是表示雷打击导线1上（因为下面要谈及导线2），I为雷电流的最大值，Z为波阻。因为雷电流兵分二路，所以除以2。

上述幅值为U的过电压作用在导线的绝缘子上，在大约十几千安的雷电流下（大多数雷电流都会超过这个数值），都足以使绝缘子产生闪络。

因为被击导线上的雷电冲击电压为IZ／2，这个电压会在邻近导线2上偶合出电压来，偶合电压的大小与偶合系数K有关，因此邻近导线2上的偶合电压为

U2＝K·IZ/2

对35KV线路，K≈0.25　　所以

         U2＝1／4·IZ／2

小结：雷打在35千伏线路的导线1上，导线1上的过电压为IZ／2，而同时导线2、导线3上也会立即做出反应，在它们上面反应出来的电压为导线1上电压的1／4倍。

线水平排列的线路上，雷击总是击中边相导线，在导线垂直排列的线路上，雷总是击中上方导线上。

雷击导线与偶合

作者：wakakala 发布时间：June 30, 2010 分类：高压/绝缘 No Comments

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雷击导线与偶合
Posted on 2005年12月10日 20:47
先看雷击导线，暂把偶合放在一边。如果雷击导线，雷击处设为A点，我们想求出A点的电位UA。当雷击导线时，雷电流碰到的是两侧导线，即雷电流兵分二路，即对电流而言，它碰到的阻抗是Z/2，又由于雷击点的阻抗很大（即Z/2=400/2=200欧姆），所以此时进入导线的雷电流将减半为i/2。于是A点电位等于进来的总电流乘以进来的总波阻，即

UA=i/2·Z/2=iZ/4 可以这样来记忆：雷打在导线上，相当于碰到一个大阻抗，所以雷电流减半（Z/2），而雷电的路径是一左一右，所以波阻减半（Z/2），两者相乘为iZ/4。

例如：导线的波阻一般为400欧姆，在我国60％的雷电流超过20KA，所以

UA=400×20/4=2000KV，即60％的雷击中导线时，导线被击处的电位为200万伏，因此雷击中导线是很厉害的，线路基本上都要闪络，特别是35KV及以上线路是不装设避雷线的，所以更加危险。

下面可以考虑偶合了。

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雷电流沿导线的流动

作者：wakakala 发布时间：June 29, 2010 分类：高压/绝缘 No Comments

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雷电流沿导线的流动
Posted on 2005年12月10日 20:47
雷击导线意味着有大量的电荷涌到导线上来，它产生的作用完全和将电源合闸到导线上一样，因此对于雷击导线，可以想像是电源合闸，至于电源是直流还是交流，可以不去考虑，反正它是供给导线电荷的装置。

我们研究雷击导线的规律，实际上是研究电荷沿导线流动的规律。对于输电线来说，它对地有电容，这些电容不是在一头一尾有，而是处处都有。输电线有电流通过的有磁力线交链导线，所以输电线也有电感，这些电感也是处处都有，即在输电线上，它每点都有对地电容，每点都有电感，它们分布在全部输电线的所有点上。

开关合闸意味着给导线送电荷，

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送电线路需要防雷

作者：wakakala 发布时间：June 28, 2010 分类：高压/绝缘 No Comments

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送电线路需要防雷
Posted on 2005年12月10日 20:31

电力系统中的落雷主要打在送电线路上。为了衡量该问题的严重性，需要引进几个概念：

1．线路受雷击的等值面积S

面积S＝长×宽，线路的雷击次数规定线路的长为100公里，那么宽呢？是否是三根输电线所占的面积呢？否！因为它们不是紧贴地面，对雷云它们具有吸引宽度。实验证明：吸引宽度与线路的高度有关，并且成正比，其宽度为高度的5倍，所以两边的宽度一加，应为10倍高度。这里的高度是取三根导线中最高一相的平均高度（因为导线有弧垂），高度的单位为米。所以线路受雷击的等值面积为：S＝100×(10h／1000)＝h（平方公里）。这个公式很好记，要计算S，只要记住h就行。

2．每个雷电日每平方公里地面的落雷次数γ

我国用磁钢棒在5个省市的11条线路进行实测，γ值多在0.01～0.021之间，只有一条线路（这条线路部分路段经过煤矿区，而煤矿是导电的）γ＝0.075。11条线路的加权平均值γ＝0.015，这就是我国1976年版过电压保护规程中采用的数值，而且一直采用到今天，现在看来此问题还应该作进一步的研究。

3．每年雷电日数T

为了表征雷电频度，

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避雷器的荷电率

作者：wakakala 发布时间：June 27, 2010 分类：高压/绝缘 No Comments

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 避雷器的荷电率
Posted on 2005年12月30日 17:52

首先我声明，我不喜欢荷电率这个名称，避雷器是外来物，所以荷电率是我国的学者翻译过来的，我认为翻译得不好。首先“荷电”就不符合我国的习惯，念起来咬口，理解起来也不易明白。

当然，避雷器中的所有其它术语都只针对一件事，比如额定电压、持续运行电压、残压、通流等等，而荷电率有“率”这个字，“率”就表示涉及两个事情，而且这两件事情要做除法，这就意味着荷电率这个概念是应该比其它概念理解起来要困难一些。

我们先不管“荷电”这两个字，先看看氧化锌避雷器在系统中的运行特点，在叙述中偶尔插入“荷电”两个字。

1．  由于它不带间隙，所以系统电压长期作用在氧化锌阀片上

这是氧化锌避雷器的特点，阀形避雷器有间隙，所以系统电压不会作用在它上面，即碳化硅阀片正常运行时它不带电，换句咬口的话说，就是它不荷电。反之，氧化锌阀片（ZnO阀片，或ZnO电阻片，我们下面经常把这几种说法交替使用，让大家熟悉不同的说法）在正常运行时长期荷电，于是它会逐渐老化，甚至最终导致热崩溃，这是决定氧化锌避雷器寿命的主要因素。老化还存在一个速度问题，实际表明，ZnO阀片的老化速度取决于长期作用的系统工作电压，即取决于ZnO阀片的长期荷电，在这个意义上，我们可以说荷电与阀片的老化有关。而系统工作电压与持续运行电压相对应，所以荷电也与持续运行电压有关，为了保证ZnO电阻的寿命，我们必须限制其持续运行电压。

2．  由于它不带间隙，所以避雷器的导通是依靠其阀片的非线性曲线的拐点完成的。

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雷电参数

作者：wakakala 发布时间：June 26, 2010 分类：高压/绝缘 No Comments

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雷电参数
Posted on 2005年12月7日 23:44
1．雷电流幅值

雷电流幅值与雷云中电荷有关，是个随机的变化的量。我国的雷电流幅值经过统计，其概率大致为：每100次雷电流平均有12次雷电流幅值超过100KA，有1/3的雷其幅值超过50KA，有60％的雷超过20KA，80％的雷超过10KA。

2．雷电日

在一天内只要听到雷声就算一个雷电日。我国各地的雷电日与纬度以及距海洋的远近有关。长江以南雷电日约为40－80，长江以北大部分地区（包括东北）多在20－40，西北多在20以下。

3．落雷密度

这是一个稍专业性的名词，表示每平方公里每个雷日的对地落雷次数，用希腊字母γ表示，这个数值各个国家是不同的，根据实例，我们国家的γ取0.015。看到这里，大家可能还是在头脑中建立不起这个概念，下面以例说明之。例如武汉地区的某个变电站，变电站占地面积为长宽各100米，那么这个变电站一年要遭几次雷打呢？武汉的雷电日为40个，变电站的面积用平方公里（因为落雷密度用的是平方公里）表示则为：

长 /1000 × 宽 / 1000 ＝ 100 / 1000 × 100 / 1000=0.01平方公里，按照落雷密度的定义，该变电站一年的落雷次数似乎应该为：40×0.01×0.015＝0.006次。实际上变电站不是紧贴在地面上，变电站中的建筑物或高耸的构架具有引雷的作用，根据模拟试验及运行经验，高度越高，吸雷作用越大，所以应该在变电站的长、宽各侧加上5h ( h为变电站内最高设备的高度) 作为吸雷宽度，所以上述变电站的占地面积虽然为  100 / 1000 × 100 / 1000  ，但是，它的吸雷面积应该为（100 ＋10h） / 1000 ×（100 ＋10h ）/ 1000  。如果这个变电站中有一个构架最高，高度为15米，则该变电站一年的落雷次数为：

40×[100＋10×15] / 1000× [100＋10×15] / 1000× 0.015=0.0375次/年

这个结果不便于说明问题，将它取一个倒数即为：26.7年≈27年该变电站落雷一次，这就是需要引入落雷密度的目的，它可以帮我们建立一个具有一定高度、一定面积的变电站或者发电厂究竟多少年可以遭受一次雷击，显然，γ越大，遭受的雷击越多。我国的γ取0.015究竟准确度有多大，目前也有一些争论，但在标准中还是这样规定。

大家对上述变电站27年才落一次雷可能不以为然，觉得好像变电站并无防雷的必要，但是27年落雷一次不是说第27年这个雷才来，很有可能明天这个变电站就会遭受雷击。更何况，武汉市也并不只有这一个变电站，起码27个变电站上需要的，如果都不防雷的话，那么武汉市的变电站平均每年都要有一个变电站遭受雷击，这种现象无论如何是不允许的。