避雷针（线）保护范围的计算

高卫

摘 要：火力发电厂是电力系统重要的组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济.发电厂中的电力设施，如果发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人民生活，必须采取有效的过电压防护器具，实现防雷保护。本文介绍了发电厂实现防雷保护的具体措施及保护范围的计算方法，且提供了多支避雷针保护范围的计算实例，以便在實际工程中更好的进行防雷保护，避免雷击事故的发生。

关键词：火力发电厂；电气设备；防雷保护范围

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.215

1 避雷针（线）保护原理

发电厂是电力系统中的重要设施，如果发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人民生活，必须采取有效的过电压防护器具，实现防雷保护。发电厂遭受雷击主要有两种情况：一是雷直击发电厂的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入发电厂。避雷针、避雷线是保护电气设备免遭直接雷击的有效措施。避雷针一般用于保护发电厂和变电所；避雷线主要用于保护输电线路，也可以用于保护发电厂和变电所。

当云雷放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针（线）的顶端，形成局部电场强度集中地空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电的避雷针（线）放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。

2 避雷针的保护范围

避雷针（线）的保护范围是指被保护物在此空间范围内不致遭受雷击。避雷针（线）保护范围的计算方法可由模拟实验和运行经验来确定。保护范围是按保护概率99.9%确定的，实践证明，此雷击概率是可以接受的。

3 避雷针的保护范围的计算方法

3.1 单只避雷针的保护范围的计算方法

可按下式确定

（1）当时

（1）

式中为避雷针在水平面上的保护半径（m）

为避雷针的高度（m）

为被保护物的高度（m）

为避雷针保护的有效高度（m）

P为避雷针高度影响系数，当时，p=1

当m时，；若m，暂按h=120m计算。

（2）当时

（2）

3.2 两支等高避雷针的保护范围的计算方法

两支高度相等的避雷针，其外侧保护范围的确定方法与单针的相同。两针内侧的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧来确定。

h0=h- （3）

式中 h0为两针间的保护最低点高度（m），D为两针间的距离（m）

两针间水平面上保护范围的一侧最小宽度bx按下式计算：

当时， （4）

当时， （5）

3.3 两支不等高避雷针的保护范围的计算方法

（1）两支不等高避雷针，其外侧的保护范围仍按单针的方法确定。（2）两针内侧的保护范围，可按单针方法作出较高2针1保护范围的边界，然后经过较低针2的顶点作一水平线与之交于点3，再有3点对地面作一垂线。将此垂线看作一假想避雷针3，则可作出两等高避雷针2和3的联合保护范围。

3.4 多支等高避雷针的保护范围的计算方法

三支等高避雷针所形成的三角形的外侧保护范围应分别按两等高针的方法确定；如在三角形内被保护物最大高度的水平面上，各相邻针间保护范围的一侧最小宽度，则全部面积即受到保护。

四支及以上等高避雷针时，由避雷针所形成的多角形，可先将其分成两个或几个三角形，然后按三支等高针的方法确定其保护范围，如个边保护范围的一侧最小宽度，则全部面积即受到保护。

3.5 避雷针的保护范围的计算

以一个发电厂为例，由于发电厂面积较大，应采用多支避雷针保护。假设被保护高度为17米。选用30m的避雷针，避雷针间的布置距离通过计算求得。四只等高避雷针的保护范围如图2所示。

以上计算中个边保护范围的一侧最小宽度，则全部面积即受到保护。

3.6 架空输电线路的防雷保护

输电线路是电力系统的大动脉，担负着将发电厂产生和经过变压所变压后的电力输送到各地区用电中心的重任。架空输电线路往往穿越山岭旷野、纵横延伸，遭受雷击的机会很多，线路的雷击事故在电力系统总的雷害事故中占有很大的比重。沿全线装设避雷线是目前为止110kV及以上架空输电线路最重要和最有效的防雷措施。在工程上可以用相对简单的方式—保护角来表示避雷线对导线的保护程度。保护角是指避雷线和外侧导线的连接与避雷线的垂线之间的夹角。保护角一般不大于25?，保护角越小，保护越可靠。220kV双避雷线线路，一般采用保护角20度左右，即可认为导线已处于避雷线的保护范围之内。

参考文献：

[1]西北电力设计院编写.电力工程电气设计手册[k].中国电力出版社出版，1987（12）.

[2]中国电力建设工程咨询公司主编.火力发电厂设计技术规程DL 5000-2000.中国电力出版社出版，2000.

[3]卓乐友主编.电力工程电气设计200例[j].中国电力出版社出版，2003（12）.