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高電壓引入是指雷電高電壓通過金屬線引導到其他地方和室內造成破壞的雷害現象。這種雷害現象占雷害的絕大部分，所以按《建筑物防雷規范》的規定，凡是有用電設備的建筑物都要考慮防高電壓引入的措施。
高電壓引入的高電壓源有三種:其一是直擊雷直接擊中金屬導線，讓高壓雷電以波的形式沿著導線兩邊傳播而引入室內;第二種是來自感應雷的高電壓脈沖，即由于雷云對大地放電或雷云之間迅速放電形成的靜電感應和電磁感應.它們在各種電線中感生幾千伏到幾十千伏的高電位，以波的形式沿著導線傳播而引入室內的;第三種是由于直擊雷在房子或房子附近入地，因其通過地網入地時，在地網上會發生數十千伏至數百千伏的高電位.這種高電位通過電力系統的零線、保安接地線和通系統的地線，也是以波的形式傳人室內，并沿著導線傳播到遠處，殃及更大的范圍。
高電壓雷電脈沖的電壓到底有多高?這是讀者關心的問題。由直擊雷直接擊中電力線，線等金屬導線時，雖然直接被擊中點的電位與雷云的電位相等.即具有數百萬伏至數千萬伏甚至更高的電位。但是當雷電流沿著導線向兩邊傳播的時候，高電壓每經過一根電線桿，電桿上的瓷瓶就會對地發生閃絡.這樣就把雷電的高電位降落成瓷瓶的閃絡電壓，這電壓一般只有30~40kV.一般低壓架空線的波限抗為300~600歐姆。假設線路的波阻抗為500歐姆，那么它在終端入地的電流為40000/500=80A，所以只要距離雷擊點有3桿以上(即I000m以上)，其終端入地電流峰值不會大于20OA，但是，如果雷擊點很近.在三根電桿之內，入地峰值電流可能達到10 kA以上。由感應雷引起的高壓源。理論上也可以達到100 kV，但是它的實際電壓和電流值不可能大于上面所講的直擊雷高壓源的數值。
第三種高壓源是指直擊雷直接擊中大樓或附近時所形成的高壓源。這時，高壓源的電壓由沖擊電流峰值和地網的沖擊接地電阻決定。根據資料報道.按50%概率統計.直擊雷的峰值電流為30 kA，如果接地網接地電阻以4歐姆計，則接地網接引線端與大地間的電壓為30 kA×4=120 kV，即達到120000V。也就是說，零線與相線間的電壓有120000V(以上都是以低壓電網和通架空電線計)。這樣高的電壓對于低壓電器和一般通設備都是無法承受的。
由于高壓雷電脈沖是雷害中年損害設備多的，所以對高壓雷電引人的設備必須予以足夠重視，在工程上往往要根據設備的重要性和其對高電壓的耐受能力采用一級或多級設防。其中級設防，往往是把高電壓雷電脈沖的幅值降低，其辦法有下列三種。1. 輸電網金具接地法
如果電源輸入是明線輸入，應把入室前三根電桿的線碼鐵腳用金屬線引下接地，以便降低閃擊電壓。并且進房屋前后一根電桿的零線(或接地系統的地線)重復接地，接地電限不應大于10歐姆(見圖1)。并在相線與地之間留有2 mm的空氣間隙，把從相線引來的過電壓降下來，可能的悄況下，進戶線應盡量采用有金屬屏蔽層的電纜直接埋地或穿金屬管進線。在雷電高發區，房尾前為開闊地，或房子內有精密電子設備和電子計算機的情況更應該是這樣.并且埋地的電纜其長度不應小于15m。并要求從架空線轉電纜的進線端，和電纜入屋的輸出端，都接避雷器。避雷器的接地端、電纜的金屬屏蔽層、鋼管都必須接到防雷電感應的接地裝置上。按供電部門要求.供電零線進人鋼筋水泥大樓后，仍必須與從大樓、梁、柱內引出的一條主鋼筋作電氣連接，無鋼筋連接的建筑物應做接地極，把零線重復接地。
圖1 接零系統在架空線路上零線重復接地做法圖
當雷電波到達電纜首端(輸人端)時，避雷器被擊穿，電纜外皮導體與電纜芯接通。一部分雷電流經電纜首端接地電阻入地;另一部分雷電流流經電纜芯。由于雷電流高頻諧波相當豐富.產生集膚效應，流經電纜芯的電流被排擠到外皮導體去。同時，流經外皮導體的電流在芯中產生感生反電勢.使流經電纜芯的雷電流就被抑制到很小。2. 相線與地線間并聯電容器法
架空電線引入的地方裝設保護電容器對感應雷有良好的保護效果，但對直擊雷則無能為力，原因是直擊雷能量太大.電容器承受不了。裝設保護電容器能對感應雷高電壓引入起到良好保護作用的原因是;
當天空出現雷云的時候，地面即感應出與它相反的電荷.顯然架空電線上也感應到與地面大致密度相同的電荷.設其電量為Q。當閃擊使雷云與大地之間的電荷迅速中和而使雷云與大地之間的電場，由于架空線與大地之間有較大的電阻而不能及時使它上面的電荷，這就使架空線與大地之間形成感應高電壓，該電壓為
V感=Q/C
式中:
C-架空線對大地之間的電容，該電容很小，通常只有百分之幾法;
Q-導線與大地間存儲的電荷。
如果在架空線引入房尾端與大地之間接入一個電容器，即使只有很小.也可以使架空線路的引入高電壓降低到原來的幾十分之一。
如果接人電容的容量再大些，感應電壓將可以降到更低。
在架空電線裝電容器防止感應雷的優點是時間響應為零，因為電容的瞬變電流是超前于電壓的;其次是使雷電壓波形變鈍.鈍波形比尖波形危害要小.并聯電容器對直擊雷無能為力，但將電容器與保護間隙合并使用會得到更好的效果。因為放電間隙電流通流容量很大，從幾千安到幾十千安。但它有時間滯后，它們并聯使用互補其短.對防止高電壓引人能起到很好的作用。架空電線引入和電纜輸入、輸出端接口也可以用氧化鋅避雷器來防止高電壓引入。它的時間響應小于50ns。當采用電容器與其他器件并聯避雷時，電容器的耐受電壓應高于所并聯器件的殘壓。3.變壓器隔離法
在電源線和號傳輸線上裝變壓器可以對雷電高電壓引入起很有效的限制作用.當強大的雷電波輸入變壓器時，由于雷電波電壓比變壓器正常的電壓高很多倍，使得激勵的磁感應強度遠遠大于鐵芯允許通過的大磁感應強度，因而變壓器鐵芯飽和，變壓器的磁-電變換暫時失效，雷電高電壓不能傳輸到變壓器的副邊.從而保護了用電設備。所以，凡是裝了變壓器的電子儀器比未裝變壓器的電子器被雷擊損壞的概率小得多。
1）防雷
接地系統采用TN-S系統，工作接地、保護接地、防雷接地合一設置，總接地電阻小于1歐姆。投標人可結合上述接地系統，設計自己獨立的系統接地。
整個系統要求能夠防護雷電對電子設備的各種侵害，防雷保護器應在不影響系統正常運行的前提下，能夠承受預期通過它們的雷電流和過電壓。
投標人須提供完整有效的防直擊雷、感應雷、地電位升高的防雷系統。要求在控制室的電源進線加裝合適的避雷器，在總線網絡和視頻接口處加裝合適的隔離器，并采取等電位連接，以達到佳的防雷效果。同時，為減少備品備件和后期維護方便，投標人應采用同一品牌防雷產品。
投標人須對裝有號通道防雷保護器的通訊線路復核其傳輸速率，即選擇適當的防雷保護器的通頻帶和網絡分支上的防雷保護器的安裝數量，以保證系統網絡原有的大傳輸速率。
電源二級防雷：在中控室、各PLC現場控制分站電源進線端、出線端及現場儀表供電電源出線端安裝電源第二級防雷保護器(或組合)，以保護中控室設備、PLC現場控制分站設備及現場儀表等的供電。同時，防雷保護器(或組合)應選用相應IP等級的保護箱，以滿足現場環境對防雷保護器(或組合)的防塵、防潮、抗沖擊等要求。
電源三級防雷：在室外儀表箱內安裝電源第三級防雷保護器(或組合)，以保證下層弱電設備供電。同時，防雷保護器(或組合)應選用相應IP等級的保護箱，以滿足現場環境對防雷保護器(或組合)的防塵、防潮、抗沖擊等要求。
號部分：凡經室外傳送的各類現場總線電纜和4～20mA模擬量號電纜以及網絡號（通訊總線）電纜的兩端分別安裝合適的號防雷保護器。
2）接地
接地裝置按照標準，根據系統接地要求分別接地，以及各電氣設備的等電位連接。
在含有接地系統的裝置和設備中，同樣要考慮電源系統及自動化監控系統的影響，每組地電極系統自身對地電阻不能超過1歐姆。
應提供標識桿和標識牌，以標明地下鋼帶接地體的埋設路線。所作標識與電纜線路的標識類似。
1.1.2 防雷保護器技術參數要求
投標人應按照IEC標準及有關規范的要求，在做好系統屏蔽、接地和等電位連接的同時，還須根據系統特性及使用要求提供完整、可靠的防直擊雷、感應雷及過電壓保護系統，選擇通過防雷形式試驗測試（GB18802）的產品，以防止雷擊或浪涌電壓對系統的損壞。為減少備品備件和后期維護方便，投標人應采用同一品牌防雷產品。
電涌保護器必須符合 IEC 664 和 DIN VDE.011 標準
1）級電源防雷器
使用電子觸發式火花間隙，且帶有附加的滅弧裝置，可以熄滅很高的線路工頻續流，使用電子觸發式電涌保護器可以得到很大的放電電流，觸發電壓低，所以和第二級的電涌保護器之間無需退耦元件。
?額定工作電壓：Un（AC)：330V或440V；
?大允許工作電壓UC（AC)：330V或440V；
?沖擊電流limp(10/350μs)：50KA/25As電量；
?大前置保險絲：250Agl；
?無前置保險絲的自熄短路電流：50 KA/50Hz；
?響應時間：≤150ns；
?狀態顯示：綠色LED；
?認證cURus，File E198315：KEMA。
2）第二級電源防雷器
電涌保護器使用壓敏電阻，使電涌保護等級低的電氣和電子設備免受雷電和線路中電涌的沖擊。內置熱敏過流保護裝置，能提供不同的電壓等級的產品（Un<Uc）、多片組合的產品，以滿足不同供電系統的應用。選用產品需滿足相應的標準，比如：IEC 60364-5-53：2001等。底座180°可旋轉有助于選擇從頂部或底部進線。具有EWS功能在紅色、綠色兩種顯示狀態的基礎上，增加了黃色的狀態顯示。當狀態顯示黃色時，表示該模塊已遭受過雷擊，部分已損壞。同時該狀態也可通過遙觸點輸出號，你此時更換保護模塊。
?額定電壓 Un：230V；
?大持續工作電壓, Uc (AC)：280V；
?大持續工作電壓, Uc (DC)：350V；
?大放電電流 (8/20 μs)：150 kA；
?響應時間：≤25 ns；
?大前置熔絲：125 A gL；
?電壓保護水平，Up(In 時）：<1450V；
?電壓保護水平，Up(5kA 時）：<850V；
?暫態過電壓：335V TOV；
?狀態顯示：綠色＝正常；紅色＝保護模塊損壞，需更換。
3）第三級電涌保護器
電涌保護器內部集成有溫度監控裝置，在壓敏電阻溫度升高時將壓敏電阻同電網自動切斷，同時外殼上的工作指示燈熄滅，并且帶一個開關觸點，輸出一個告警號。保護線路中的大電流為 16A。
?額定電壓 Un：230V；
?大持續工作電壓，Uc (DC)：260V；
?大放電電流(8/20 μs)：7kA；
?響應時間：≤150 ns；
?大前置熔絲：16 A gL；
?電壓保護水平，Up (L - N )：≤1200V；
?電壓保護水平，Up (L/N-PE)：≤1800V，狀態LED綠色＝正常。
4）測量、控制系統的電涌保護
電涌保護器由氣體、放電管、抑制二極管和耦合電阻組成。通過導軌直接接地從而提高接線效率，保護模塊可以通過LED顯示工作狀態，LED顯示綠色，表示模塊工作正常，LED顯示紅色，表示模塊有故障。提供額定電壓為5 V, 12 V, 24 V, 48 V和60 V的產品，不同電壓的產品以相應的顏色標簽加以區分。
數字量模擬量的保護
?通道電阻4.7Ω
?截止頻率 (-3dB) 750 kHz
?標稱放電電流 (8/20 μs) 線-線/線-PE/GND-PE：2.5kA/2.5kA/2.5kA；
?大放電電流(8/20 μs) 線-線/線-PE/GND-PE：10kA/10kA/10 kA；
?沖擊電流(10/350 μs) 線-線/線-PE/GND-PE：2.5kA/2.5 kA/2.5kA。
5） CAT.5網線過壓保護：
?提供 RJ45 口，保護所有的號線，10/100BASE TX；
?額定工作電壓 UC（AC)：5V；
?大允許工作電壓 UC（AC)：7V；
?通道電阻：1.3 歐姆；
?波特率：〈6MB；
?輸出端殘壓 1KV/us 對稱：<40V；
?輸出端殘壓(8/20μs) 對稱：<45V；
?輸出端殘壓 1KV/us 非對稱：<450V；
?輸出端殘壓(8/20μs) 非對稱：<500V；
?響應時間：≤5ns。
6）485-RS485協議號
?可插拔模塊(插拔模塊，不影響號通訊)；
?低殘壓；
?保護RS485協議串行通訊數據的傳輸；
?插拔模塊可經V-TEST儀器檢測；
?導軌直接可靠接地，可泄放電流20 kA (8/20 μs), 2.5 kA (10/350 μs)。
7）高傳輸速率號保護
?額定電流450 mA
?通道電阻2.2 Ω
?過載故障模式模式 2
?IEC 61643-21類別 C1; C2; C3; D1
?截止頻率 (-3 dB) 200 MHz
?標稱放電電流(8/20 μs) 線-線 / 線-PE / GND-PE 2.5 kA / 2.5 kA / 2.5 kA
?大放電電流(8/20 μs) 線-線 / 線-PE / GND-PE 10 kA / 2 x 10 kA / 10kA
?沖擊電流(10/350 μs) 線-線 / 線-PE / GND-PE 2.5 kA / 2.5 kA / 2.5 K
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一、架空輸電線路雷電過電壓概述
架空輸電線路地處曠野，綿延數千千米，很容易遭受雷擊.雷擊是造成線路跳閘的主要原因.同時，雷擊線路形成的雷電過電壓波.沿線路傳播侵人變電所.也是危害變電所設備運行的重要因素。
根據過電壓形成的物理過程，雷電過電壓可以分為兩種。一是直擊雷過電壓。它是雷電直接擊中桿塔、避雷線或導線（見圖2. 1中①、②或③）引起的線路過電壓。二是感應雷過電壓。它是在雷擊線路附近大地，由于電磁感應在導線上產生的過電壓。運行經驗表明.直擊雷過電壓對電力系統的危害大，感應雷過電壓只對35 kV及其以下的線路有威脅。圖2.1 雷擊輸電線路部位示意圖
按照雷擊線路部位的不同，直擊雷過電壓又分為兩種情況.一種是雷擊線路桿塔或避雷線時，雷電流通過雷擊點阻抗使該點對地電位大大升高.當雷擊點與導線之間的電位差超過線路絕緣的沖擊放電電壓時，會對導線發生閃絡，使導線出現過電壓。因為這時桿塔或避雷線的電位(值)反而高于導線。故通常稱為反擊。另一種是雷電直接擊中導線(無避雷線時)或繞過避雷線(屏蔽失效)擊中導線.直接在導線上引起過電壓。后者通常稱為繞擊。
雷擊線路可能導致兩種破壞性后果。一是使線路發生短路接地故障。雷電過電壓的作用時間雖然很短(數十秒)，但導線對地(避雷線或桿塔)發生閃絡以后，工頻電壓將沿此閃絡通道繼續放電，進而發展成為工頻電弧接地。此時繼電保護裝置將會動作，使斷路器跳閘，影響線路正常送電。二是形成沿輸電線路侵人變電站的雷電波，在變電站內產生復雜的折反射過程，可能使電力設備承受很高的過電壓，以致設備絕緣破壞.造成停電事故。
輸電線路防雷性能的優劣，工程上主要用耐雷水平和雷擊跳閘率這兩個指標來衡盆。耐雷水平是指線路遭受雷擊時所能耐受的不致引起絕緣閃絡的大雷電流幅值(單位為kA).耐雷水平越高，線路的防雷性能越好.雷擊跳閘率是指在折算至年雷電日數為40的標準條件下.每百千米線路每年因雷擊引起的線路跳閘次數.單位為:次/百千米·年。需擊跳閘率是衡量線路防雷性能的綜合性指標。二、感應過電壓
在雷云對地放電過程中.放電通道周圍的空間電磁場將發生急劇變化。因而當雷擊輸電線附近的地面時，雖未直擊導線。由于雷電過程引起周圍電磁場的突變，也會在導線上感應出一個高電壓來.這就是感應過電壓。感應過電壓包含靜電感應和電磁感應兩個分量，一般以靜電感應分量為主。
雖然對于感應過電壓形成的物理解釋已經有了一個比較一致的認識，但由于難以得到雷電放電過程的原始數據等原因，感應過電壓有多種不同的計算方法，而且結果還差別較大。
由于感應過電壓對各相導線來說基本相同，所以不會發生相間閃絡。又由于感應過電壓是因電磁感應而產生的，其極性與雷云電荷.即與雷電流的極性正相反，因而絕大部分感應過電壓是正極性的，這一點與直擊雷過電壓不同。另外，感應過電壓的波形較直擊雷過電壓更平緩，波頭由幾秒至幾十秒，波尾則可達數百秒。避雷線由于對導線有屏蔽作用.因而能降低導線上的感應過電壓幅值。避雷線與導線間的藕合系數越大，導線上的感應過電壓就越低。
三、雷擊導線過電壓
無避雷線的線路，當雷閃放電過分靠近線路時，發生的就不是雷擊地面的感應過電壓，而是雷電直擊導線的過電壓。在我國110 kV及其以上線路一般都架
有避雷線.以免導線直接遭受雷擊，但由于各種偶然因素的影響.仍有可能發生避雷線屏蔽失效.雷電繞過避雷線而擊中導線的情況，通常稱繞擊.
繞擊發生的概率雖然很低，但一旦雷電擊中導線，導致線路跳閘的幾率將很高。四、雷擊塔頂過電壓
雷擊塔頂(包括雷擊塔頂附近的避雷線)時，桿塔電感與接地電阻的存在將使塔頂電位瞬時升高，其電位位甚至大大超過導線電位，引起絕緣子串閃絡，即反擊，造成線路跳閘，同時在線路上形成向線路兩側傳播的過電壓波.過電壓波侵人發電廠、變電站。
除上述二種雷電過電壓外，還有一種雷擊避雷線擋距中央時的過電壓.國內外大量的運行經驗表明，此時引起擋距中央避需線與導線空氣問隙發生閃絡是非常罕見的，故對這種雷電過電壓此處不再分析。
應當指出，上面的感應過電壓、雷擊導線過電壓、雷擊塔頂過電壓的計算公式都沒有考慮絕緣子串的運行電壓，亦即導線的運行電壓.對220 kV及其以下的線路來說，運行電壓所占比重不大，一般可以忽略。但在超高壓線路中，隨著電壓等級的提高，工作電壓不應再被忽略，有人建議至少應按照導線運行相電壓峰值的一半來考慮，且電壓極性與雷電流極性相反。因為任何時刻都至少有一相導線運行在與雷電流相反的極性下。如果按照統計法計算，則雷擊時的導線工作電壓瞬時值及其極性應作為一個隨機變來考慮。但這些還都沒有列入電力行業的相關規程中。
五、雷擊跳閘率
當雷閃放電造成線路產生雷電過電壓時，若雷電流超過相應情況下的耐雷水平，則導致線路絕緣發生閃絡。但雷電過電壓的持續時間極短，只有幾十秒、高壓開關還來不及跳閘.只有當沖擊閃絡后的閃絡通道發展成穩定的工頻電弧時才會導致線路跳閘。這些過程都有隨機性。因此工程中除耐雷水平外.還采用雷擊跳閘率作為一個綜合指標，來衡量線路防雷性能的優劣。我國電力行業標準DL/T 620 1997給出了一般上壤電阻率地區有避雷線線路的耐雷水平和雷擊跳閘率數值.見表2.
表2 架空輸電線路典型桿塔的耐雷水平及雷擊跳閘率
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