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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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溫州盾開電氣有限公司專注于雷電、電涌和電磁脈沖防護相關產品。溫州盾開成功解決了電源電涌保護器失效與起火、電涌保護器失效和遙信脫扣等四大性防雷難題。產品主要包括：防雷器保護器，防雷器，SPD后備保護器等。公司產品均已通過了檢驗認證。
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來自實踐和科學研究.是千百技工作者智慧的結晶。隨著技術的進步，也在不斷地修改和更新.一、防雷概況
IEC/TC 81(第81技術會—防雷)是從1980年開始工作的，其主要技術內容是防雷。1990年發布項《建筑物防雷》之后，陸續出版了如下系列防雷(或草案)。
1. IEC 61024系列(直擊雷防護).目前已頒布的61024-1,2,3和1-1,1-2都是外部防雷，但均與內部防雷關聯。IEC 61024-2對高于60m的建筑物提出了防雷的附加條件，IEC 61024-3對易燃易爆場所提出了附加條件。
2. IEC 61312系列(雷電電磁脈沖防護系列).
3. TC 81還出版(或以草案形式出版)了關于通信線路防雷(IEC61663),雷擊損害危險度確定的（IEC 61662)和模擬防雷裝置各部件效應的測量參數(IEC 61819)等。
由于IEC內部的分工和配合在IEC/TC 37,TC 64和TC 77同期出版了相關的，形成對TC 81的補充和完善。
4. IEC 60364系列(建筑物電氣設施).
5.2005年IEC公布了以“雷電防護”為總標題的IEC 62305防雷，它包括五部分:部分總則，第二部分風險，第三部分建筑物的有形損害和生命損害，第四部分建筑物內的電氣電子，第五部分服務設施。
此外，國外有些也制定了一些相應的，如美國防火協會(NFPA780:1992)的《雷電防護規程》，英國(BS6651:1992)的《構筑物避雷的實用規程》工業JIS(A 4201-1992)《建筑物等的避雷設備(避雷針)》。
上述防雷也同樣地對船舶、風力發電站、體育場、大帳篷、樹木、橋梁、停泊的飛機、儲罐、海濱游樂場、碼頭乃至露天家畜養殖場的外部防雷做出了規定。
特別要提出的是，一些對巖石山地的接地裝置在很難達到規定的低阻值時做出這樣的規定:在地面平鋪環型扁鋼，并與被保護物的引下線在四個方向連接，環型地的半徑不應小于5m，這種等電位連接同樣能起作用.二、國內防雷概況
我國的建筑物防雷早為GBJ 57-83. 1994年11月參照IEC 61024直擊雷防護系列規范進行了修訂，既《建筑物防雷設計規范》GB 50057 -94。這個是目前我國防雷技術中具權威性的.它結合我國的地理、氣象條件、經濟發展水平并考慮到過去長期使用的的延續性，1995年IEC61312發布了雷電電磁脈沖的防護系列規范，2000年在我國GB 50057-94《建筑物防雷設計規范》中也了第六章部分雷電電磁脈沖的防護的內容。規范適用范圍為新建建筑物的防雷設計，不適于天線塔、共用天線電視接收、油罐、化工戶外裝置的防雷設計。
到目前為止，我國已頒布了一系列有關防雷及涉及防雷(部分條文)的相關和規范:
《電子計算地通用規范》GB/T 2887-200；
《通信設備過電壓保護用氣體放電管通用技術條件》GB/T 9043-1999；
《接地的型式及技術要求)GB 14050-93；
《建筑物電氣裝置 第5部分:電氣設備的選擇與安裝 第53章:開關設備和控制設備》GB 16895. 4-1997/IEC 60364-5-53;1994；
《建筑物電氣裝置 第4部分:防護 第43章:過電流保護》GB16895.5-2000/IEC 60364-4-43;1997；
《建筑物電氣裝置第7部分:特殊裝置或場所的要求 第707節 數據處理設備用電氣裝置的接地要求)GB 16895. 9-2000/IEC 60364-7-707:1984 ；
《建筑物電氣裝置 第4部分:防護 第44章:過電壓保護第443節:大氣過電壓或操作過電壓保護)GB 16895. 12-2001/IEC 60364-4-443,1995；
《建筑物電氣裝置第4部分‘防護第44章:過電壓保護 第444節:建筑物電氣裝置電磁(EMI)防護》GB 16895. 16-2002/IEC 60364-4-444:1996；
《建筑物電氣裝置 第5部分:電氣設備的選擇與安裝 第548節:信息技術裝置的接地配置和等電位聯結，GB 16895. 17-2002/IEC 60364-5-548,1996；
《建筑物電氣裝置 第5-53部分:電氣設備的選擇與安裝 隔離、開關和控制設備 第534節:過電壓保護電器》GB 16895. 22-2004/IEC 60364-5-53:2001 Al:2002；
《建筑物電氣裝置 第5-54部分:電氣設備的選擇與安裝 接地裝置、保護導體和保護聯結導體》GB 16895. 3-2004/IEC 60364-5-54:2002；
《低壓內設備的絕緣配合 第1部分:原理/要求和試驗》 GB/T 16935. 1一1997；
《電磁兼容試驗和測量技術 浪涌(沖擊)抗擾度試驗》GB/T 17626. 5-1999/IEC 61000-4-5:1995；
《接地的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導則 第1部分:常規測量》GB/T 17949.1-2000；
《電能 暫時過電壓和瞬感態過電壓》GB/T 18481-2001；
《低壓配電的浪涌保護器(SPD)第1部分:性能要求和》GB 18802. 1-2002/IEC 61643-1:1998；
《低壓配電的電涌保護器(SPD)第12部分:選擇和使用導則》GB 18802. 12-2006/IEC 61643-12,2002；
《雷擊電磁脈沖的防護 第1部分:通則》GB/T 19271. 1-2003/IEC 61362-1:19951；
《城鎮燃氣設計規范》GB 50028-93(2002年版)(摘錄)；
《低壓電氣設計規范》GB 50054-95；
《建筑物防雷設計規范》GB 50057-94(2000年版)；
《和火災危險電力裝置設計規范》GB 50058-92(摘錄)；
《小型水力發電站設計規范》GB 50028-92(摘錄)；
《石油庫設計規范》GB 50074-2002(摘錄)；
《民用工廠設計規范》GB 50089-98(摘錄)；
《住宅設計規范》GB 50096-1999(2003年版)(摘錄)；
《汽車加油加氣站設計與施工規范)GB 50156-2002(摘錄);
《石油化工企業設計防火規范》GB 50160-92(1999年版)(摘錄)；
《古建筑木結構與加固技術規范》GB 50165-92(摘錄)；
《電氣裝置安裝工程 接地裝置施工及驗收規范》GB 50169-92(摘錄)；
《電子計算機機房設計規范》GB 50174-93(摘錄)；
《建設工程施工現場供用電規范》GB 50194-93(摘錄)；
《民用閉路電視工程技術規范)GB 50198-94(摘錄)；
《有線電視工程技術規范》GB 50200-94(摘錄)；
《煤炭工業礦井設計規范)GB 50215-94(摘錄)；
《輸氣管道工程設計規范》GB 50251-2003(摘錄)；
《輸油管道工程設計規范》GB 50253-2003(摘錄)；
《電氣裝置安裝工程 和火災危險電氣裝置施工及驗收規范》GB50257-96(摘錄)。
《飛機庫設計放防火規范》GB 50284-98(摘錄)；
《建筑電氣工程施工驗收規范》GB 50303-2002(摘錄)；
《建筑與建筑群綜合布線工程設計規范》GB/T 50311-2000(摘錄)；
《消防通信指揮設計規范》GB/T 50313-2000(摘錄)；
《智能建筑設計》GB/T 50314-2000(摘錄)；
《糧食平房倉設計規范》GB/T 50320-2001(摘錄)；
《糧食鋼板筒倉設計規范》GB/T 50322-2001(摘錄)；
《建筑物電子信息防雷技術規范》GB 50343-2004；
《架空索道工程技術規范》GBJ 127-89(摘錄)；
《小型火力發電廠設計規范》GBJ 49-83(摘錄)；
《計算機信息實體技術要求第1部分:局域計算》GA371-2001 ；
《新一代天氣站防雷技術規范》QX 2-2000；
《氣象信息雷擊電磁脈沖的防護規范》QX 3-2000；
《氣象臺(站)防雷技術規范)QX 4-2000；
《電涌保護器第1部分:性能要求和試驗》QX 10. 1-2002；
《電涌保護器第2部分:在低壓電氣中的選揮和使用原則》QX10. 2-2003；
《電涌保護器第3部分:在電子網絡中的選擇和使用原則》QX10.3-2007；
《雷電災害調查技術規范》QX/T 103-2009；
《接地降阻劑》QX/T 104--2009；
《防雷裝置施工與驗收規范》QX/T 105-2009；
《防雷裝置設計技術評價規范》QX/T 106-2009；
《電涌保護器》QX/T 108-2009；
《城鎮燃氣防雷技術規范》QX/T 109-2009；
《和火災危險防雷裝置檢測技術規范》QX/T 110-2009；
《接地裝置工頻特性參數的測量導則》DL 475-92；
《微波站防雷與接地設計規范)YD 2011-93；
《通信防雷與接地設計規范》YD 5068-98；
《通信局(站)低壓配電用電涌謀護器技術要求》YD/T 1235.1-2002；
《通信局(站)低壓配電用電涌保護器》YD/T 1235.2-2002；
《通信局(站)雷電過電壓保護工程設計規范》YD/T 5098-2001；
《市話通信過電壓過電流防護技術要求》YD/T 695-93；
《用戶終端設備耐過電壓和過電流能力要求和》YD/T 870-1996；《通信電源設備的防雷技術要求和》YD/T 944-1998；
《電信交換設備耐過電壓過電流防護技術要求及試驗)》YD/T950-1998；
《點心終端設備防雷技術要求和試驗》YD/T 993-1998；
《鐵路電子設備用防雷保安器》TB/T 2311-2002；
《鐵道設備雷擊電磁脈沖防護技術條件》TB/T 3074-2003；
《水文自動測報規范》SL 61-94(摘錄)； 《戶外設施鋼結構技術規范》CECS 148:2003(摘錄)；
《檔案館建筑設計規范》JGJ 25-2000(摘錄)；
《劇場建筑設計規范》JGJ 57-2000(摘錄)；
《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ 102-96(摘錄)；
《棉麻倉庫建設》(摘錄)；
《建筑物防雷裝置檢測技術規范》GB/T 21431-2008；
《雷電防護 第1部分 總則》GB/T 21714. 1-2008/IEC 62305-1:2006；
《雷電防護 第2部分 風險》GB/T 21714.2-2008/IEC 62305-I:2006；
《雷電防護 第3部分 建筑物的有形損害和生命損害.》GB/T 21714. 3-2008/IEC 62305一1:2006；
《雷電防護 第4部分 建筑物內的電氣電子》GB/T 21714. 4-2008/TEC 62305-1.2006；三、防雷常用的圖集
1.建筑設計《防雷與接地安裝》GJBT 516
①99D562《建筑物、構筑物防雷設施安裝》；
②86D563《接地裝置安裝)；
③D565《避雷針》第1分冊.鋼筋結構避雷針；第2分冊，鋼筋混凝土環形避雷針；
④86SD566《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》；
⑤97SD567《等電位聯結安裝》。
2.建筑安裝工程施工圖集《電氣工程》:第13節 防雷及接地裝置安裝。
3.建筑設備設計施工圖集《電氣工程》:第17節 防雷裝置。
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
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