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雷云對大地的電壓低則幾百萬伏，高則數千萬伏，甚至更高，雷云對大地一次閃擊放電的峰值電流平均為30多千安，它的瞬時功率很高，由于瞬時功率很大，所以它的破壞力是相當大的。
到現在為止.直擊雷的防護都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網作為接閃器，把雷電流引下來，然后通過良好的接地裝置迅速而地引入大地。
常用的接閃裝置，如避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等，它們都是用金屬做成，安裝在建筑物的高點，如屋脊或尾角等易受雷擊的地方。避雷網是用金屬線、帶做成的網格，架在建筑物頂部空間或者利用建筑物屋面板筋連接成網格狀，然后與大地可靠地連接。
當高空出現雷云的時候，大地上由于靜電感應作用，必然帶上與雷云相反的電荷，然而接閃設備(避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等)都處于地面上建筑物的高處.與雷云的距離近，而且與大地有良好的電氣連接，所以它與大地有相同的電位、以致接閃設備附近空間電場強度相對比較大.比較容易吸引需電先導，使主放電集中到地面，因而在它附近尤其是比它低的物體受雷擊的幾率就大大減少。而接閃器被雷擊的幾率卻大大提高，所以就接閃器本身而言.它不但不能避免雷擊.相反是招來更多的雷擊，它以自身多受雷擊而使周圍免受雷擊.
由于接閃器都與大地有良好的電氣連接，使大地積存的電荷能量迅速與雷云的電荷中和。這樣由雷擊而造成的過電壓的時間大大地縮短.雷擊危害性就
大大減少。
雷擊的時候，雷云通過接閃器向大地放電的過程，可以近似用RC放電過程來模擬。因為大地和雷云之間相當于一個充了電的電容器，如圖1.5所示。圖中雷云與大地之間的電容用電容器C表示.雷云內部和雷電流通道的電阻用R1表示，接閃器和它與大地之間連接的電阻(包括連接線的電阻和接地體的散流電
阻)用R2來表示。
由等效電路圖可知，雷擊時電流i與R及接閃器上的高電壓相互關系適合
RC放電方程:
iR-Uc=0
R=R1+R2
式中:R1-雷云內部和雷電流通道的電阻;
R2-接閃器和它與大地之間的連接電阻。
雷電流源的電阻包括主放電通道的電阻，大約幾千歐，如果把帶電的雷云當作電源，接閃器到大地看作是負載。那么，放電的時候就相當于一個有幾千歐內阻的電源，與一個僅有幾歐接地電阻和少許引線的阻抗的負載連接(如圖1.5所示)，這電源一般為幾百萬伏和幾千萬伏，甚至更高。雷擊時接閃器對大地的電壓就是雷云的電壓，在雷云內阻(包括通道電阻)與接地電阻(包括引線電阻)的分壓，接地電阻越小.其分壓值越小，相對來講就越。所以，理論上要求避雷裝置接地電阻越小越好，但是如果要求做到接地電阻很小，勢必造價很高。工程上往往只要求做到足夠的范圍即可。以上說明避雷裝置必須有足夠可靠和足夠小接地電阻的接地裝置，否則它不但起不到避雷的作用，反而增加雷擊的危險。
需要指出的是,大氣變化是大規模的，雷云的發生也是大規模的，而且雷云的移動受很多可變因素支配.很多條件是隨機的，因此，認為有了避雷裝置就萬無一失的想法是錯誤的。避雷裝置只能大大地減少被雷擊的可能性。
（a）雷擊時雷云與大地的示意圖
（b）雷擊時的等效電路圖
圖1.5 雷擊時的電氣原理圖
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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