避雷針（線）保護范圍的計算

高衛

摘 要：火力發電廠是電力系統重要的組成部分，它直接影響整個電力系統的安全與經濟.發電廠中的電力設施，如果發生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴重影響社會生產和人民生活，必須采取有效的過電壓防護器具，實現防雷保護。本文介紹了發電廠實現防雷保護的具體措施及保護范圍的計算方法，且提供了多支避雷針保護范圍的計算實例，以便在實際工程中更好的進行防雷保護，避免雷擊事故的發生。

關鍵詞：火力發電廠；電氣設備；防雷保護范圍

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

1 避雷針（線）保護原理

發電廠是電力系統中的重要設施，如果發生雷擊事故，將造成大面積的停電，嚴重影響社會生產和人民生活，必須采取有效的過電壓防護器具，實現防雷保護。發電廠遭受雷擊主要有兩種情況：一是雷直擊發電廠的設備上；二是架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入發電廠。避雷針、避雷線是保護電氣設備免遭直接雷擊的有效措施。避雷針一般用于保護發電廠和變電所；避雷線主要用于保護輸電線路，也可以用于保護發電廠和變電所。

當云雷放電接近地面時它使地面電場發生畸變，在避雷針（線）的頂端，形成局部電場強度集中地空間，以影響雷電先導放電的發展方向，引導雷電的避雷針（線）放電，再通過接地引下線和接地裝置將雷電引入大地，從而使被保護物體免遭雷擊。

2 避雷針的保護范圍

避雷針（線）的保護范圍是指被保護物在此空間范圍內不致遭受雷擊。避雷針（線）保護范圍的計算方法可由模擬實驗和運行經驗來確定。保護范圍是按保護概率99.9%確定的，實踐證明，此雷擊概率是可以接受的。

3 避雷針的保護范圍的計算方法

3.1 單只避雷針的保護范圍的計算方法

可按下式確定

（1）當時

（1）

式中為避雷針在水平面上的保護半徑（m）

為避雷針的高度（m）

為被保護物的高度（m）

為避雷針保護的有效高度（m）

P為避雷針高度影響系數，當時，p=1

當m時，；若m，暫按h=120m計算。

（2）當時

（2）

3.2 兩支等高避雷針的保護范圍的計算方法

兩支高度相等的避雷針，其外側保護范圍的確定方法與單針的相同。兩針內側的保護范圍應按通過兩針頂點及保護范圍上部邊緣最低點的圓弧來確定。

h0=h- （3）

式中 h0為兩針間的保護最低點高度（m），D為兩針間的距離（m）

兩針間水平面上保護范圍的一側最小寬度bx按下式計算：

當時， （4）

當時， （5）

3.3 兩支不等高避雷針的保護范圍的計算方法

（1）兩支不等高避雷針，其外側的保護范圍仍按單針的方法確定。（2）兩針內側的保護范圍，可按單針方法作出較高2針1保護范圍的邊界，然后經過較低針2的頂點作一水平線與之交于點3，再有3點對地面作一垂線。將此垂線看作一假想避雷針3，則可作出兩等高避雷針2和3的聯合保護范圍。

3.4 多支等高避雷針的保護范圍的計算方法

三支等高避雷針所形成的三角形的外側保護范圍應分別按兩等高針的方法確定；如在三角形內被保護物最大高度的水平面上，各相鄰針間保護范圍的一側最小寬度，則全部面積即受到保護。

四支及以上等高避雷針時，由避雷針所形成的多角形，可先將其分成兩個或幾個三角形，然后按三支等高針的方法確定其保護范圍，如個邊保護范圍的一側最小寬度，則全部面積即受到保護。

3.5 避雷針的保護范圍的計算

以一個發電廠為例，由于發電廠面積較大，應采用多支避雷針保護。假設被保護高度為17米。選用30m的避雷針，避雷針間的布置距離通過計算求得。四只等高避雷針的保護范圍如圖2所示。

以上計算中個邊保護范圍的一側最小寬度，則全部面積即受到保護。

3.6 架空輸電線路的防雷保護

輸電線路是電力系統的大動脈，擔負著將發電廠產生和經過變壓所變壓后的電力輸送到各地區用電中心的重任。架空輸電線路往往穿越山嶺曠野、縱橫延伸，遭受雷擊的機會很多，線路的雷擊事故在電力系統總的雷害事故中占有很大的比重。沿全線裝設避雷線是目前為止110kV及以上架空輸電線路最重要和最有效的防雷措施。在工程上可以用相對簡單的方式—保護角來表示避雷線對導線的保護程度。保護角是指避雷線和外側導線的連接與避雷線的垂線之間的夾角。保護角一般不大于25?，保護角越小，保護越可靠。220kV雙避雷線線路，一般采用保護角20度左右，即可認為導線已處于避雷線的保護范圍之內。

參考文獻：

[1]西北電力設計院編寫.電力工程電氣設計手冊[k].中國電力出版社出版，1987（12）.

[2]中國電力建設工程咨詢公司主編.火力發電廠設計技術規程DL 5000-2000.中國電力出版社出版，2000.

[3]卓樂友主編.電力工程電氣設計200例[j].中國電力出版社出版，2003（12）.