1、这种过电压危害相当大。大气过电压可分为直接雷过电压和感应雷过电压两种基本形式。 雷电有下列危害：（1）雷电的机械效应击毁杆塔和建筑，伤害人畜。（2） 雷电的热效应烧毁导线、烧毁设备、造成火灾。（3） 雷电的电热效应产生过电压，击穿电气绝缘、绝缘子闪络、开关跳闸、线路停电或引起火灾、人身伤亡等。 以上一些统计资料表明：雷击断线事故，是应用绝缘导线中最突出的一个严重问题，这引起国内外防雷工作者们的广泛注意，并积极开展相关试验研究工作，采取许多有效的防治措施。3 对雷电危害的防护：3.1常规有效的防雷措施：雷电活动一般都有明显的季节性，因此必须根据当地雷电活动的规律，结合行之有效的防雷害经验，抓紧时
2、机及早动手。下面谈谈几种常用且行之有效的防雷害措施。3.1.1改造线路杆塔接地装置线路因长年运行于慌慌郊野外，受气候和土壤、环境的影响，接地网会不同程度的锈蚀和外力破坏，每隔一定时间，必须对其进行检测，根据检测结果，及时改造，确保地网的完好和合格。具体实施办法如下： 1）组织线路人员进行杆塔接地电阻、土壤电阻率测量和检查接地装置的完好性。 2）对雷击重点线路进行接地电阻普查测量，根据普测的情况对雷击重点区域，雷击频发性杆塔接地装置进行重点改造；对变电站终端及连续5基杆塔接地电阻不合格者进行重点改造，降低接地电阻。 3）对线路接地引下线被盗严重的区域杆塔接地引下线采用扁钢作为引下线进行改造，确保
3、杆塔全年接地可靠。4）针对不同的地形、地质、土壤结构情况采取垂直、环形和水平复合接地体进行改造，以保持各季节接地电阻合格。5）对超高土壤电阻率的杆塔接地网，采用换低土壤电阻率的土进行埋设，或采取延伸接地，将接地网引伸到低土壤电阻率的地方进行集中接地，降低接地电阻。表1：杆塔的工频接地电阻测量周期及要求项目周期要求说明有架空地线线路杆塔的接地电阻发电厂或变电站进出线12km内的杆塔2年；其它线路杆塔5年当杆塔高度在40一下时，按下表要求；如果杆塔高度40m，则取下表值的50%，但当土壤电阻率大于2000.m，接地电阻难以达到15时可放宽至20对于杆塔高度40m，如果接地电阻难以降到30时，可采用
4、68根总长不超过500m的放射形接地体或连续伸长接地体，其接地电阻可不受限制，但对高度40m的杆塔，接地电阻不宜超过20土壤电阻率.m接地电阻100101005001550010002010002000252000303.1.2 设耦合架空地线耦合地线的防雷机理是在雷击杆顶时起分流作用和耦合作用，因此，我们在线路雷害频发区段架设耦合架空地线3.1.3 设辅助架空地线辅助架空地线是自边导线挂点处至架空地线距离杆塔30米处之间安装一根架空线。可防止杆塔发生绕击。增大导线屏蔽效果，并起耦合作用。对于易发生绕击的杆塔（导线水平排列），我们可以采用此措施。3.1.4 安装消雷器 消雷器的消雷机理：中和论
5、为发射离子与雷云电子中和，达到消雷目的；抑制论为抑制雷云先导放电的产生，达到消雷目的；屏蔽论为在杆塔顶端产生一个均匀的离子层，对雷电起屏蔽作用，达到消雷目的。3.1.5 预放电棒，负角保护放电棒 预放电电棒是长度为2.5米的细长针，平行线路方向安装在导线横担的端点，当发生雷电绕击时，雷云预先对装置放电，雷电流通过接地装置入地，取到防雷作用。负角保护放电棒是长度为2.5米的细长针,垂直线路方向安装在导线横担的端点,取到防雷作用。3.1.6 换合成绝缘子对重雷区，绝缘子污染严重的杆塔，把瓷绝缘子更换成合成绝缘子，增加绝缘强度，提高线路的耐雷水平。3.1.7 安装线路型氧化锌避雷器 氧化锌避雷器的工
6、作原理是：雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。对于雷电活动强烈、土壤电阻率高、杆塔接地电阻较大，降低接地电阻非常困难的山区，可以采取安装线路型氧化锌避雷器来防雷，提高线路的耐雷水平，降低雷击故障。3.2 新技术的防雷措施3.2.1 安装引弧间隙以往防雷工作都是以防、堵为主，而近年来，在防雷方面又出现了一种新思路，就是既然雷害是不可预测，不可避免的，那么不如顺其自然，以疏导为主，只要能找到对保证送电线路运行安全的通道来疏导雷电流，问题就解决了。而安装引弧间隙就是这一思路的产物。安装引弧间隙的目的就是用
7、间隙保护绝缘子串，避免因放电损坏绝缘子而造成永久性故障。根据有关资料介绍，在大跨越杆塔上应用，引弧效果很好。但这一方法带来的负作用就是：跳闸率会增加。因此，在可靠性分析中，雷击跳闸率的标准相应要修改。另外，我们有必要拓宽思路，例如，当同杆架设时，考虑不平衡绝缘的方式，以保证不会多条线路（同一电源）同时跳闸。3.2.2 消雷器的防雷（ 1 ） 消雷机理的探讨雷云起电电流：大气雷云的电流主要有两部分：一是起电电流IC，二是散失电流IF。决定雷云电压的则为净起电电流INIC-IF。起电电流的估计：雷云起电的机制比较复杂，影响的因素也很多。雷云的起电电流密度或称大气体电荷密度平均产生率决定于自身的源动
8、力和雷云的体积而与云电电压无关。对于一个确定的雷云，其起电电流在整个雷暴期间恒定不变。按大气体电荷密度平均产生率为3.310-163.310-14Ccm3 S云厚2000m大气电荷尺度介于50500m之间出现最大概率之间尺度为200m，估计雷云的起电电流在165A16.5A之间，出现最大概率的起电电流为260mA。净起电电流的估计：起电过程主要发生在积雨云的起电阶段和成熟阶段。雷暴单位中出现的大气电过程的寿命期平均半小时，参与第一次闪电的电荷量子均为2030。若雷云无散失电流，则只需12分钟时间即可充到这个电荷量。实际上雷云一边充电，一边散失电荷其电压乃决定于净起电电流不是一个常量，由于散失电
9、流与电压的平方成正比，所以净起电电流在起电的开始阶段较大，但随云电压的上升而呈指数衰减。在雷云电压上升的后期，净起电电流将小于上述的平均净起电电流。雷云电压也不会无限上升，即使没有发生闪电或雷击也因净起电电流终会接近于零使雷云电压不再上升。（ 2 ） 消雷器的工作原理：消雷器是70年代发展起来的新型防雷装置。消雷器是由离子化装置、连接线及接地装置三部分组成（如附图所示），是利用金属针状电极的尖端放电原理设计的。在雷云电场作用下，当尖端场强达到一定值时，周围空气发生游离后，在电场力的作用下离去，而接替它的其它空气分子相继又被游离。如此下去，从金属尖端向周围有离子电流流去。随着电位的升高，离子电流
10、按指数规律增加。当雷电出现在消雷器及被保护设备上空时，消雷器及附近大地均感应出与雷云电荷极性相反的电荷。安有许多针状电极的离子化装置，使大地的大量电荷在雷云电场作用下，由针状电极发射出去，向雷云方向运动，使雷云被中和，雷电场减弱，从而防止了被保护物遭受雷击。由上可知，消雷器的功能是使雷电冲击放电的微秒千安级瞬变过程转化为秒安级的缓慢放电过程，因而使被保护物上可能出现的感应过电压降低到无危害的水平，达到“防雷消灾”的目的。（ 3 ） 消雷器与避雷针的差别人们通常以为，安装了避雷针的建筑物，就不会遭受雷击了，其实并不尽然。目前世界上普遍使用的避雷针，仍然是1749年美国科学家富兰克林发明的。多年来
11、，这种避雷针发挥过不少保护作用。但同时，该避雷针的副作用也很大。首先，雷击时它把雷电流引入大地的过程中，要产生强大的感应电流，对电子设备的破坏性尤为巨大。全世界每年由此造成的直接经济损失在10亿美元以上，伤亡人数达5万多人。其次，避雷针的保护作用是有选择性的。对感应雷如对沿着架空导线侵入变压器的高压电磁波，它是无能为力的。即使是对直击雷的防护，由于避雷针的“尖端引电”作用，而现今建筑多为钢筋水泥结构，避雷针吸引了雷电后，如果接地系统不良（比如接地线断开或接点虚爆等），雷电流不能顺利地向大地泄放，则建筑物钢筋就会带电，甚至高达几万伏，从而发生雷击事故。因此，重要设施（如火药库、油库）及高层建筑的
12、避雷针，每年在雷季到来之前，应进行接地电阻的测量，以保证接地系统良好。再者，避雷针上的反击过电压不可忽视。即使避雷针的接地装置电阻很低（总不可能为零），在雷电波的冲击电压作用下，避雷针上总会产生很高的感应电势。当人或其它设备与之接近时，这个感应电势就会向人或其它设备放电，这就叫“反击”现象。为了防止避雷针上的反击过电压对人体造成伤害及对设备绝缘损坏，故规程规定设备的接地装置与避雷针的接地装置在土壤中间隙应大于3m，人行道与避雷针的空间距离应大于5m，主变压器在接地网上的引入点与避雷针的引入点之间的接地线长度不得小于15m。此外，雷电形态也影响避雷针的保护效能。如球形雷（又称滚雷）常呈飘浮状态，
13、往往不会被避雷针吸引，它常从建筑物高处的孔、洞、窗等隙缝钻入。所以雷雨时高层住宅的门窗最好关闭，电视机等家电免开，以防遭到球形雷伤害。（ 4 ） 消雷器的实际运用及推广： 美国佛罗里达州空军武器系统试验场的365m高的通讯塔位于山峰上，加利福尼亚电视台的46m高的铁塔位于1676m高的高山上，印度麦卡萨海峡东岸石油公司92m高的通讯塔，都使用了消雷器，安装后再未受过雷击。我国昆明太华山气象站海拔4693m，消雷塔60m高，未装消雷塔前多次遭受雷击。安装消雷塔后未再遭过雷击。贵州贵阳东山是重雷区，在山顶的电视塔上安装消雷器后，也未遭过雷击。 根据离子化装置上的金属针状电极的不同，消雷器可分为少长
14、针型和多短针型两大类。我国出产的有导体伞板型和导体阵列型消雷器两大系列。前者主要用于占地一定面积的发电厂、变电站、军火库、气象站、电视塔等高层建筑或重要防雷场所；后者则是用于架空线路的防雷保护。由于消雷器安全可靠、便于安装，且基本不需维护，接地电阻又无需象避雷针那样要求高（一般小于100即可），因而日益受到用户欢迎。3.3 雷电定位系统防雷： 雷击输电线路是一种频发事件且危害极大，因此人们希望每次发生雷击后，都能快速确定其发生地，以便尽快查明故障损坏程度和具体情况，及时采取有效的修复措施并通过数据积累找出雷击多发地的具体位置并分析其易遭雷击的原因，以便采取有针对性的改进措施，进而提高全网的安全
15、水平。所以，准确的雷电定位是每一位电力从业人员所极为关注的。目前在电力系统中定位雷击故障点最常用的技术是雷电定位系统和故障测距。雷电定位系统（LLS）是一种大面积雷电测量的新技术。70年代中期，由美国MAUman和EPKrider等人研制成功了能精确定位的雷电定位系统（LLS），并首先应用于肯尼迪宇航中心。它的诞生，是雷电探测和预警技术的划时代标志。由于LLS的卓越功能，很快被用于电力系统雷击故障点和森林雷击火灾的自动检测，从而在世界范围内得到广泛应用。我国在80年代也引进了LLS；由于雷电定位系统可以较准确地测量雷电流大小、极值和雷击位置，便于有关雷电参数的积累和线路防雷提供信息。于是从19
16、95年开始着手建立覆盖上海市、江苏省、安徽省和浙江省的华东电网雷电定位系统，并在运行中不断改进、完善，形成独有的特点： 1该系统成功地运用了网络技术提高了数据传输的可靠性和通信效率,实现省（市）间的雷电定位信息的共享。2该项目建立了统一数据库，实现了雷电数据多计算机相互备份，特别是在国内雷电定位系统中率先采用原始数据自动重新发送技术，提高了华东电网雷电定位系统的可靠性和数据完整性。3该系统建立了一套雷电信息服务系统，使雷电定位查询工作更方便、更迅速，更直观。4该项目在提高雷电定位系统的实用性方面进行了一系列的创新，在国内率先使用了“线路附近落雷分级预警”技术，结合自动“线路跳闸的雷击相关性”分
17、析，更适合调度等生产部门的应用。该系统率先采用了“原始数据自动重新发送”和“线路附近落雷分级预警”技术，达到国内领先水平。该系统为华东电网调度、生技等部门提供准实时的雷电信息，指导线路运行部门查找雷击故障点，同时为华东电网系统的大面积观测雷电活动积累雷电数据提供了手段，从而为输变电设备防雷的优化设计、建设和运行奠定了科学基础，同时也为雷电数据应用于国民经济其他领域开辟了广阔的前景。（ 1 ） LLS原理和基本功能工作原理:雷电定位系统是综合运用了RS遥感技术、GPS全球卫星定位系统技术、GIS地理信息系统技术来实现雷电定位的，它主要由雷电遥测站、中心站主机、雷电显示终端三部分构成。雷电遥测站的
18、探测方法主要是采用定向定位和时差定位技术。定向定位是不同地区的雷电遥测站（最少2 个）独立测量同一个雷电的方位角，实时传送到中心站主机，经雷电位置分析仪（根据三角定位原理）确定雷击点位置。 LLS由若干个（2个以上）定向仪（DF）、位置分析仪（PA）和若干个本地或远方显示仪（RDP）组成。根据电力系统调度的需要还在调度室的地理接线模拟盘上加装了雷电定位信号指示仪（SSD），附设在RDP上 。DF，PA，RDP和SSD除了各自独立功能所需的电路和终端设备外都包含有预编程序的微计算机，是一整套计算机在线雷电探测的高技术系统，需要庞大的通信网和通信设施与之配套。当对地雷电在A地发生时，每个DF站各自
19、测定方位角。然后根据三角定位原理，把雷击点A的位置计算出来。PA把A的位置输出给RDP，在显示屏幕的地图上实时显示雷击地点，同时在地理接线模拟盘的相关区域上显示雷电发生的信号。LLS原理接线图1 ） 定位定向原理定向仪（DF）有两个十字正交的框型天线，分别置于东西和南北方向。当在A地发生地闪，设东西和南北天线接收到磁场强度分别为HWE和HNS，显然：tg=HWEHNS,由此，便可求得地闪对各个DF站的方向角。当有两个定向仪DF1DF2分别测定角1和2，则雷击点A便可以计算确定。由于地球近似球面，A点由球面三角计算确定。方向探测误差主要和电磁波传播途径以及探测站址周围环境有关。我们选定的地址环境
20、，通常造的方向测定误差3050，定位误差5KM左右。2 ） 时差定位原理时差定位要求各探测站的始终精密同步，1993年7月美国继阿波罗计划，航天飞机计划之后，又完成了全球定位系统（GPS）计划。从此可以方便的获得微秒级一下的高精度同步时钟，而且价格便利，这就为经典的时差定位奠定了基础，使得雷电精墨测技术又迈上了一个新台阶。这里研制的时差定位系统为综合型的“定向定位和时差定位综合系统”。在各方向探测仪上均增设高精度GPS钠，称方向时间探测仪DTF，它们除测定雷电的方向角以为，还测定雷电辐射波到达各探测站的时间差：T12=T1-T2，T23=T2-T3，T13=T1-T3；3个时差决定3对双曲线，
21、其交点即为雷击点标准双曲线方程，为：式中，a=T12（c/2）,c为光速，b=，D为两站距离，其中只有两个时间差是独立的，取T12和T13。与此两时间差相应的是两条双曲线L12和L13，它们一般又两个交点：A1和A2，利用其它已知条件，如定向定位结果或再增加一个探测站就能确定真实的落雷点。只有当各探测站上的时钟高精度同步时，时差T12、T13和T23才能用来精确测定雷击点A，GPS钟将才能满足高精度雷击点测量的要求。武高所研制的GPS时钟，经与原子铯钟对比，时间误差在23ns150ns之内。不难理解,当用户指定一个雷电探测区域时，首先应把数量适当的探测站置于该区域的边缘附近，就能保证整个区域内
22、的雷电定位的高精度。站间距离的确定主要由探测仪的增益决定。当为中增益时，站间距离取50100KM，高增益时，站间距离取100150KM为宜。站间距离取值较低时，则由利于高探测器有效率。当要求探测区域较大时，则除区域边缘设置探测站外，在本地区也应酌情设置若干个探测站。腹地嫩的探测站，尽管对探测范围和精度几乎影响，但它往往起着与边缘多个探测站的联络核心作用，其作用十分重要。（ 3 ） LLS主要用途和推广1 ） 雷电定位系统的主要用途 LLS能大范围实时遥测地闪发生的时间地点雷电流幅值极性与回击次数，呈现在监测人员面前的时一幅雷暴的实时运动轨迹雷击动态图。雷电是造成国民经济纵多部门危害性事故的直接
23、或间接原因，因此雷电的实时动态信息具有非常广泛的用途，LLS有很大的社会效益和经济效益，必将在纵多部门得到推广和应用。A. LLS在电力系统中的应用a. 当线路上发生雷击跳闸时,LLS能比较精确的指示雷击故障地点，避免全线巡视，提高劳动生产率，缩短抢修时间。b. 雷击动态图使调查人员即使掌握雷电的运动轨迹，便于在事故下作出正确的判断，制定可靠的运行方式，保证电力系统安全运行。B. 实时提供雷电预警，预警时间可达12小时以上，足以保证宇航和军民用航空在雷暴季节的安全飞行。C. 森林雷电火灾的预警。据专家分析，大兴安岭林区人迹罕至，因此春秋两季约有70%的林火都是雷电引发的。内蒙大兴安岭地区的雷击
24、火占该区总火源的18,最多年份可达38。牙克石市、鄂伦春旗和额尔古纳左旗等地的雷击火,在有的年份可占这些地区总火灾的76。准确的雷电监测和预警，为林业部门防扑火提供科学的决策依据。体现在经济效益上，预计平均每年可为防扑火救灾节约几百万元经费，直接经济效益可达数百万元或数千万元；在社会效益上，为各级政府指挥防扑火提供参考作用，为提前防范雷击火的发生提供了指导依据。D. LLS在天气当中的应用 气象统计表明：雨量与雷电相关，暴雨伴随着强烈的雷暴。据粗略统计，一次雷电伴有20000顿降水。因此，雷暴的探测可用于局部或大面积预报水灾，即使抢救人民的生命和财产，尽可能减少损失。小流域的预报时间通常可以提
25、前3小时。E大量的收集雷电基础参数LLS能存储大量的雷电数据和统计大量的雷电参数。这些参数有：地闪密度雷电流幅值的概率分布高精度的雷电日与雷电小时统计推算线路受雷宽度等，并有可能制作一定精度的的等雷击图，为各种设施的防雷设计提供依据。2 ） 雷电应用的推广近几年来，LLS系统已经得到了广泛的应用：A. 湖南是一个多雷省份，通常年雷暴日数在50 d以上，雷击是线路故障的主要原因。1993年提出开发湖南的雷电定位系统。经过5年调查研究，开发了全部硬件和软件，建成了包含9个探测站覆盖全省的湖南雷电定位系统，以它的良好定位精度，从1996年开始，在指导全省5000多km 220 kV及以上超高压线路的
26、雷击故障点查找上，发挥了重要作用。B. 1993年8月黑龙江省电力系统中部和东部地区安装了一套6站定向定位系统。1995年5月扩建为由13个站组成雷电定向定位系统，运行正常。C. 1995年6月甘肃省电力设计院为测定少雷地区的雷电参数，以便为当地电力系统的防雷设计提供正确依据，在张掖地区建立一个3站定向定位系统。D. 1996年5月吉林省电力系统在通化浑江两地区建立一套5站综合定位系统，运行两年，正常。E. 1997年4月广东省电力系统建成一套11站雷电综合定位系统，因管理良好，上半年的29次雷击故障均检测正确，界内平均定位误差为0.75KM，界外平均定位误差为1.8KM，在雷雨天气对输电线路
27、雷击故障检测有效率达到全部故障的81%，计及其它非雷击故障，能证明雷电探测有效率90%，广东省电力系统最终将建立成由16个探测站，近15个终端组成的雷电综合定位监测系统。4 对防雷措施的评价4.1 接地系统的概念是一切防雷措施的基础接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷、或其他形式的雷，最终都是把雷电流送入大地。因此，没有合理而良好的接地装置是不能可靠地避雷的；接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小，故对于接地系统中的接触电阻不能忽视。必须掌握正确的测量方法，才能保证接地系统的完好性。4.2 消雷器是一种较好的防雷措施消雷器是目前市场上出现的一类新型产
28、品，也有很多人去争论消雷器是否能起到防雷作用，但是从消雷器的消雷机理以及消雷器的使用情况来看，把它作为一种防雷手段是比较好的。当然，消雷器也有遭雷击的时候，但就因此而完全否定于其防雷功能，想必是不恰当的思考方式！消雷器的消雷作用在于消散电流对雷云净起电电流，减缓雷云电压的上升速度减低雷云电压数值并提高间隙的平均击穿电压。与无消雷器想比，要发生雷击则需更大的起电电流，因此雷击发生的概率下降了，即减少部分雷。从消雷的机理看，消雷器防雷在雷击发生前，降低雷电产生的几率，是一种防雷的新概念；设计良好消雷器的任务就在于如何获得更大的消散电流，是受雷击的概率减至最低限度。由于大气条件的复杂多样，消雷器受雷击也许是不可避免的，不应将这看成消雷器的失败，更不宜以此否定它，科学在发展思想在进步，建议进一步开展对消雷器的试验和研究，以推进直击雷防护技术的发展。4.3 雷电定位系统是一种与雷电长期抗战的有利措施雷电定位系统是通过对线路杆塔进行经纬度定位，结合雷电探测站在电闪雷击发生后对雷电发生点的探测和定位，确定雷害波及范围，在从其它电力保护设
