输电线路雷击机理及模型讨论与研究

马强+++张琼月

摘 要：雷電的放电现象会因为雷云引起，水结冰之后会带正电。正电荷形成的气流会变成雷云。大地遭受雷击以后就会进过三个阶段放电，同时可能发生导电现象，甚至会产生火花。

关键词：雷云；放电；电荷

1 雷电放电基本过程

如果大地被雷击之后，一般情况下经过三个阶段完成放电的过程，一是先导放电过程，二是主放电过程，三是辉光放电过程。如果云中的电荷密度增加到2500-3000kV/M时，即发生一阶段放电。与此同时，当雷击空气中的电场强度达到30kV/m时，将会发生火花放电。

2 输电线路感应雷过电压的形成

当雷击到输电线路时，导线上将会有感应过电压。这一现象的电场是空气中雷云及其先导通道形成的，因静电感应形成感应过电压。因先导通道的速度可以导致雷电流流入大地。当雷击到线路附近周边的地时，正电荷将迅速中和先导通道中的负电荷。电荷开始沿着导线的两侧开始运动，于是产生了感应雷过电压。称这个感应过电压的电磁分量。

（1）输电线路周边的大地被雷击时，雷电感应的过电压的MAX为：

（2）线路杆塔的塔顶被雷击时，导线上面产生的感应过电压。

3 输电线路的直击雷过电压

现阶段，在我国110kV及以上的变电站和输电线路上几乎全都安装了避雷线，目的是为保护输电线路，免遭直接雷击，确保电网安全运行。

当导线被雷击中时，着雷击点A的点位计算等值电路图如图1。

4 雷击输电线路模型

选择PSCAD中Bergeron模型建立输电线路杆塔雷击全过程模型，设定的冲击雷电流数值为50kA，如图2，模拟出雷击输电线路杆塔塔顶或接近塔顶的一段避雷线。

由图3得雷击电流为50kA时，塔顶电压Vhigh最大值为5000kV；线路电压Vltg最大值也只是90kV并且是不稳定的，中线点接地电压VNeut最大值为5000kV。对比得塔顶电位较高，容易导致绝缘子串闪络和引起线路跳闸事故。

5 结束语

本文介绍了输电线路雷击机理和模型：

（1）通过对雷电机理的介绍，得出了雷电放电的发展过程和电流的波形图。

（2）得出了输电线路附近大地被雷击时、线路杆塔塔顶被雷击时导线上的感应过电压。

参考文献

[1]李景禄，胡毅，刘春生.实用电力接地技术[M].北京：中国电力出版社，2002.

[2]曾永林，接地技术[M].北京：水利电力出版社，1979.

作者简介：马强（1981，09-），国网四川省电力公司南充供电公司，研究方向：电力系统及其自动化。

张琼月（1991，05-），国网四川省电力公司西充电力有限责任公司，研究方向：电力系统及其自动化。