如何有效预防和处理雷击线路：直击雷和感应雷

线路遭受雷击的形式分直击雷和感应雷两种。直击雷的过程是:带电的雷云接近线路时,雷电流沿空中通道注入雷击点,如避雷线、杆(塔)顶或导线等,以波的形式分左右两路前进,如图2-1所示,引起直击雷过电压。

直击雷电压波、电流波的关系式是:

图2-1　雷击线路

式中 U——雷电压,kV;

I——雷电流,kA;

Z——通道波阻抗,Ω。

感应雷是当雷击于线路附近地面时,在雷电放电的先导阶段,先导路径中充满了电荷(例如负电荷),如图2-2所示,它对导线产生了静电感应,在先导路径附近的导线上积累了大量的异号束缚电荷(正电荷)。因为先导发展速度较慢,所以导线上正电荷集中的过程也很缓慢,电流可忽略不计。当雷击大地后,主放电开始,先导路径中的电荷自下而上被迅速中和,这时导线上的束缚电荷转变为自由电荷,向导线两侧流动。由于主放电的速度很快,所以导线中的电流也很大,感应电压波(正极性)U=IZ就会达到很大的数值。(www.xing528.com)

图2-2　感应过电压的产生

(a)放电前;(b)放电后

感应过电压的幅值U g与雷电主放电电流的幅值I成正比,和雷击地面点与导线的距离S成反比。感应电压的大小也和导线距地面高度有关。导线离地面越近,感应电压值越大,因为导线对地的电容与其距离成反比。高度大,电容小;高度小,则电容大。实测证明,当S＞65m时,感应过电压的幅值U g可近似地按公式(22)求得:

式中 I——雷电流幅值,kA;

hd——导线悬挂的平均高度,m;

S——直接雷击点距线路的距离,m。

由于雷击点的自然接地电阻都非常大,所以最大雷电流值可采用I≤100kA。实测证明,感应雷过电压的幅值可达300～400kA,足以使60～80cm的空气间隙击穿,或使3个X-4.5型悬式绝缘子串闪络。所以对铁塔或钢筋混凝土杆的35kV(3×X—4.5)及其以下的线路会引起一定的闪络事故。对60kV及其以上的高压线路,由于线路的冲击绝缘强度在500kV以上,因而感应过电压一般不引起闪络。