毕业论文：110kV输电线路综合防雷措施研究论文

挡杆塔接地电阻超标时，线路耐雷水平降低，雷击避雷线或塔顶后，反击导线引起跳闸。

第二章过电压计算及影响因素第章以山东电网高压输电线路的雷击跳闸情况为例，分析了输电线路遭受雷击所产生的问题，以此表明输电线路防雷的重要性和必要性，下面来进行输电线路雷电过电压的计算方法。

耐雷性能的计算介绍电力行业标准交流电气装臵的过电压和绝缘配合推荐的计算方式是将杆塔简单视为等值电感的方式来计算，无法确定雷击杆塔时杆塔上各节点的电位随时间变化的过程。

因此，目前世界各国对同杆双回路线绕击率的计算方法基本都是采用电气几何模型击距法，只是在些具体参数上的选用上有差异，但在反击计算上，各国的方法相差很大，有用行波法程序等等，现分别进行简单介绍击距法所谓电气几何法是指将雷击的放电特性与线路的结构尺寸联系起来而建立的种几何分析计算方法。

该方法以雷击机理为基础，与实际运行经验比较吻合，在许多国家早已得到公认和应用。

法的核心是绕击模型。

如图所示电气几何法的基本原理建立在下列基本假设的基础上由雷击向地面发展的先导放电通道头部到达被击物体的临界击穿距离以前，击中点是不确定的，先到达哪个物体的击距之内，即向该物体放电。

根据理论研究和试验，击距与雷电流幅值有如下关系式中是两个常熟不同研究者给出的数值差别很大，常见的击距公式有击距公式雷电工作组击距公式朱式模型击距公式不考虑雷击目的物体形状和近邻效应等其他因素对击距的影响，认为先导对杆塔避雷线导线的击距相等。

先导接近地面时的入射角服从给定的概率分布函数，垂直落雷密度很大，水平落雷密度下降到根据以上假设作图，线路周围的空间被划分为三个区域直线沿线路形成的斜面以上是雷击避雷线的区域斜面与抛物线沿线路形成的曲面所包围的区域是雷绕击导线的区域曲面以下是雷击地面的区域。

当雷电流幅值大于时，雷击或击中避雷线，或击于大地，不再发生绕击，此时的成为最大绕击电流，相应的击距称为最大击距可以通过图中的几何关系导出。

行波法行波法，即将杆塔的各段线路视为线路段，并视为分布参数，把分布参数的线段化成集中参数模型，然后再用集中参数电路的节点分析法，求出杆塔各节点电压，得出绝缘子串的电位差随时间的变化过程，并与其伏秒特性进行比较，判断绝缘子串是否闪络。

计算过程反映了雷电波在杆塔上的传播过程，以及反射波对杆塔节点电位的影响。

因为这种方法是从线路的贝杰龙数学模型出发的，所以又称为贝杰龙法。

蒙特卡洛法蒙特卡洛法作为种通用的统计模版方法，首先出现于第二次世界大战期间代号叫的核武器研制计划，年代以来在各个学科技术领域中得到了广泛的应用，年首先用法解决线路防雷问题，后来进步改进并推荐在设计中使用。

法又称统计模拟法或统计实验法。

就是利用数学的方法产生各种不同分布的随机变量抽样序列，来模拟给定问题的概率统计模型。

然后给出问题数值解的渐进统计估计值。

用这种方法来求取线路雷击跳闸率，可以看作是利用计算机完成的模拟输电线路耐雷性能的数值实验。

其原理是由计算机产生代表雷电流幅值波前长度等统计量，计算线路耐雷性能。

年，我国利用概率论的方法，提出了考虑雷电流幅值和陡度两个随机变量的线路雷击跳闸率计算方法。

用这种分析法计算危险参数曲线和跳闸率，同取固定陡度计算耐雷水平和跳闸率相比，更能符合实际，在高杆塔线路和超高压线路更是如此。

用法计算雷击跳闸率的优点在防雷计算中的很多参数的变化是随机的，用法可以产生随机数来模拟实际雷电流雷击电位线电压等。

缺点是雷击中的部位判据难找，雷击中部位的闪络判据也不好找，目前尚无个统的判据。

感应过电压输电线路出现的大气过电压有两种，种是雷直击于线路引起的叫直击雷过电压，种是雷击线路附近的地面，由于电磁感应所引起的叫做感应雷过电压。

当雷电击到线路附近的大地时，由于电磁感应，在线路上的导线会感应过电压。

当雷云对线路附近的地面放电时，先导通道中的负电荷迅速中和，使导线的电厂迅速消失，这样导线上的束缚电荷就会迅速释放，电荷会沿着导线向两侧运动形成感应雷过电压。

这种由于先导通道形成的静电场突然消失而引起的的感应电压称为感应过电压静电分量。

于此同时雷电通道中的雷电流在通道周围空间建立了很强大的磁场，这个强大的磁场也会使导线感应出很高的电压，这种由于磁场变化而引起的感应电压称为感应过电压的电磁分量。

根据理论和实际测量出来的结果，当雷击点到输电线路距离大于时，位系统，雷电定位系统是种全自动实时雷电监测系统。

当线路发生雷击跳闸时，雷电定位系统能准确定位雷击杆塔，帮助巡线人员及时查找故障点，大大节省巡线人员的故障巡视时间，使线路及时恢复供电，确保线路的供电可靠性。

同时，通过对雷电定位系统的统计分析，能及时掌握雷电活动的规律特性和有关数据，为做好防雷工作提供保证。

过内外近期的防雷新技术和有关改造双层土壤复合接地网接地电阻的简化计算在国外学者的研究成果基础上，提出了双层土壤复合接地网接地电阻的简化计算公式。

该公式使用方便，适用范围广，可供工程实际参考。

随着电气设备的小型化和城市中心高压变电站的发展，征地愈来愈困难且其费用很高，使变电站的占地面积愈来愈小，电气设备被迫采用高层布臵，此时仅依靠水平接地网很难获得所要求的接地电阻，因此常采用加垂直接地极的复合接地网来降低接地电阻。

目前国内对均匀土壤复合接地网接地电阻的计算已有较好的计算公式，但对双层土壤复合接地网接地电阻的计算研究很少。

在总结国外的研究成果后建议采用下式计算双层土壤复合接地网的接地电阻式中分别为上层和下层土壤的电阻率水平地网面积水平地网接地导体总长为垂直接地棒根数为上层土壤厚度，分别为垂直接地棒在上层土壤和下层土壤的长度，。

式的应用范围是。

对式的研究发现，式存在两个缺点是适用范围小二是计算误差大。

双层土壤水平地网接地电阻的简化计算双层土壤水平地网接地电阻的计算公式为式中式中水平地网的周长水平地网埋深水平地网接地导体直径，。

双层土壤垂直接地棒组接地电阻的简化计算垂直接地棒导体直径，。

至此，即可采用式来计算双层土壤复合接地网的接地电阻。

本文推荐公式与计算机数值计算的结果比较同本文所列参考文献中的近组双层土壤复合接地网以及多组均匀土壤复合接地网接地电阻的计算机数值计算结果比较，式的计算误差在〒以内。

表给出了式的计算结果与文献的计算机数值计算结果的比较。

表中为式计算出的复合接地网接地电阻值为计算机计算出的复合接地网接地电阻的精确值为相对误差，地网位臵尺寸及土壤结构为，。

水做的避雷针现在美国科学家用种新技术把雷电吸引到了安全地带。

方法是用高压水炮向暴风云中喷射含有特殊盐和聚合物的超细水流，由于水流中含盐，因此增加了水的导电性，这样超细水流就像避雷针样，将雷电引入地下。

水中溶解的聚合物可以防止喷射的水流分裂成液滴或雾状，以使水流的直径保持在厘米左右，并能射入米以上的高空暴风云中。

当雷电触发时，水流可以通过安培的电流。

由于水流是和喷嘴的巨大铜圆锥体相连的，因此，它就成为根有效的避雷针。

有趣的是，世纪年代，美国海军曾在偶然引爆颗实验性深水炸弹时，爆炸掀起的巨大含盐海水柱冲向天空，正好进入附近的暴风云中，结果引起次雷鸣电闪。

研究人员建议，为了防止大型露天运动场或音乐会遭受雷电袭击，可在运动场周围安装能够移动的水炮，水炮上安上雷电检测器，当周围出现的电场强大到足以可能发生雷电袭击时，检测器就可以通过计算机操纵水炮，向空中喷射水流，起临时避雷针的作用。

同位素避雷针如何提高避雷针的效能，早在年，匈牙利物理学家爱尔齐拉特已发现利用放射性物质能使空气电离的原理可以增强避雷效能。

近年来随着同位素技术应用日益普及，许多先进国家，研制出了放射性同位素避雷针。

放射性同位素避雷针的避雷原理与富兰克林避雷针的原理是样的。

所不同的是前者依靠放射性同位素发射的射线使避雷针附近的空气大量地电离，主动地打开条与云中电荷相通的电的通路而富兰克林避雷针的尖端只能产生少量的离子。

放射性同位素避雷针所产生的电离电流要比富兰克林避雷针高倍以上，再加上加速装臵的作用还可以提高很多。

它能及早放电，使保护区内无闪电产生。

还可降低保护区外的电位。

保护范围也大得多。

用作避雷针上的放射源大多是镅放射源，它放射射线，有很强的电离能力，个粒子在空气中前进厘米的路程能产生万对离子。

毫居里的镅每分钟所放出的粒子每前进厘米能产生万亿对离子。

这么多离子在空气中移动，足以造成条电的通路，把云层中的电荷引下来。

镅的粒子在空气中的平均射程不过厘米。

镅的半衰期放射性强度降低半所需要的时间达年，次装上后，使用二百年是没有问题的。

放射性同位素避雷针的类型很多，结构大体相同。

是由下列各部分组成的根尖顶的金属杆个与杆绝缘的金属锥体，锥体上装有放射源锥体四周下垂三根飘带状的大气电势接触天线个与杆连接的金属环。

环与锥体组成激励器。

中央的金属杆是接地的，它处于零电位。

大气电势接触天线处于大气之中，它与周围大气同电位。

因它与激励器锥体相连，所以锥体上的电位就是围周大气的电位。

金属环与芯杆相连，所以也是零位近来年，国处进行了另种人工影响雷电的实验。

其做法是在雷雨云到达成熟阶段之前，用高射炮火箭等运载工具把大量的金属针粉或裹着铝箔的尼龙纤维每条纤维长厘米投掷到云中去。

这些导电性能良好的粉剂投入云中后，可以大大地改善云的导电性能，从而起到分散云中电荷的作用。

云中不能形成电荷中心，也就减少了产生雷电的可能性。

此外，人工影响对流云的方法也被用来抑制雷电的发生。

如果能在雷雨云形成之初就往云中播撒大量的人工冰核碘化银，使的云中的过冷水滴提前冻结成冰晶，并从云中掉下来，从而减少雷电的发生。

大量的对比实验表明，播撒了碘化银的云，云地闪电的次数比不播撒的云减少了。

利用激光改变雷电走向，是日本专家们最近的又新成果。

它使引雷技术向实用化迈进了大步。

这种技术是通过反射镜将激光射向雷雨云，在空气中形成电流容易通过的高温等离子体通道，将雷电引向避雷塔。

美国科学家发明的雷电消除器则非常适用于多雷地区，现已获得专利。

这种雷电消除器制作十分简单几百根钢筋竖立在插进土壤中的空心大口径金属管上面的切口中。

它看上去很像避雷针，只是