雷電活動(dòng)比較復(fù)雜人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)有限，輸電線路會(huì)經(jīng)常遭受雷電的襲擊，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。提出了雷云對(duì)地(或?qū)旊娋€路)發(fā)生雷擊放電的條件是：在近地區(qū)域必須有集中電荷存在，并認(rèn)為雷電的繞擊是由于集中電荷的飄移所至，對(duì)多雷區(qū)的確定提供了理論依據(jù)。通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)雷電活動(dòng)的觀察，并對(duì)歷年遭受雷擊的線路桿塔所處的地形和氣候進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為在地面上一定高度范圍內(nèi)存在電荷相對(duì)疏散的空間帶，對(duì)高空雷云對(duì)地雷擊放電起了阻礙作用，由此提出了輸電線路的防雷對(duì)策。

1、雷電產(chǎn)生的原因及其形式
大氣的運(yùn)動(dòng)和變化，產(chǎn)生了各種天氣現(xiàn)象。冷暖空氣的強(qiáng)對(duì)流是產(chǎn)生雷雨天氣的條件，空中電荷是由于大氣對(duì)流摩擦產(chǎn)生的，并在地球磁場(chǎng)的作用下進(jìn)行分離，正電荷向上移動(dòng)，負(fù)電荷向下移動(dòng)，形成了帶正、負(fù)電荷的云團(tuán)，當(dāng)正、負(fù)電荷積累到一定密度，空中電場(chǎng)異常高時(shí)，形成先導(dǎo)放電，進(jìn)而產(chǎn)生主放電，雷電也就產(chǎn)生了。

        雷云與雷云之間的放電，是雷電的主要形式。在離地面200～4500m的范圍內(nèi)是大氣對(duì)流活動(dòng)最活躍的區(qū)域，在該區(qū)域產(chǎn)生的雷電次數(shù)多，頻率大，但這種雷電對(duì)地面上的輸電線路及其它設(shè)施，基本沒(méi)有危害，因而它不是我們關(guān)注的焦點(diǎn)。我們特別關(guān)注的是帶電雷云對(duì)地放電產(chǎn)生的雷擊，它時(shí)常會(huì)伴隨財(cái)產(chǎn)損失和人員傷害，弄清它產(chǎn)生的條件和機(jī)理，對(duì)綜合防雷對(duì)策的制定至關(guān)重要。

2、輸電線路遭受雷擊的特點(diǎn)
從收集的大量資料顯示，輸電線路雷擊跳閘有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1)輸電線路遭受雷擊后，發(fā)生絕緣子閃絡(luò)的桿塔相對(duì)集中，區(qū)段比較明顯，這顯示雷電活動(dòng)遵循一定客觀規(guī)律。
2)輸電線路遭受雷擊，與所處的地形有直接的關(guān)系，不能以架空線路桿塔所在位置的高低作為判斷桿塔是否會(huì)遭受雷擊的判斷依據(jù)，部分線路桿塔位置相對(duì)較低，但仍然遭受多次雷擊。
3)隨電壓等級(jí)的升高，線路產(chǎn)生邊相故障跳閘的幾率增大，說(shuō)明線路發(fā)生繞擊的可能性也增大。
4)從開關(guān)保護(hù)動(dòng)作情況來(lái)看，雷擊不管造成單相或多相故障，重合閘重合成功的幾率很高，約為70～85%。
5)由于輸電線路雷擊導(dǎo)線的耐雷水平低，每當(dāng)輸電線路發(fā)生繞擊后，引起線路故障跳閘的概率非常大。

3、雷云對(duì)地(或?qū)旊娋€路)發(fā)生雷擊放電的條件
        帶著以上這些困惑和疑問(wèn)，經(jīng)過(guò)查閱大量的資料和書籍，并對(duì)歷年遭受雷擊桿塔的地理環(huán)境條件、氣象條件進(jìn)行綜合分析后，得出雷云對(duì)地(或輸電線路)發(fā)生雷擊放電的先決條件是：在近地區(qū)域(離地200 m范圍內(nèi))必須有形成電荷集中的區(qū)域存在。換句話說(shuō)：在線路通道上或者通道附近，如果沒(méi)有形成電荷集中的區(qū)域存在，輸電線路遭受雷擊的概率極小，幾乎不會(huì)發(fā)生。

1)通過(guò)綜合分析認(rèn)為在通常情況下，高空強(qiáng)大電荷與地面之間形成的電場(chǎng)加速了地面上一定高度范圍內(nèi)電荷的中和速度，使得地面上方形成一個(gè)電荷相對(duì)疏散的空間帶，這個(gè)電荷疏散的空間帶對(duì)高空雷電著陸起到很大的阻礙作用，對(duì)地面設(shè)施起到了很好的保護(hù)作用，這是為什么有些高山上的輸電線路長(zhǎng)期不會(huì)遭受雷擊的真正原因。

2)雷雨天氣里，由于地形條件的不同，在近地區(qū)域內(nèi)，空間電荷分布是不均勻的， 某些區(qū)域電荷分布比較集中，某些區(qū)域的電荷比較疏散。從輸電線路運(yùn)行分析看出，電荷集中區(qū)域就是輸電線路雷擊高發(fā)區(qū)，電荷疏散區(qū)域輸電線路發(fā)生雷擊的概率極小，從而認(rèn)為集中電荷對(duì)高空雷云對(duì)地發(fā)生雷擊放電起了非常重要的橋梁作用，它相當(dāng)于將高空雷云的強(qiáng)大電荷與地面搭起一座橋梁，形成一個(gè)放電通道，從而使高空中的雷電著陸。

        空中雷云在風(fēng)力的作用下快速移動(dòng)，移動(dòng)的雷云在近地區(qū)域(離地200 m范圍內(nèi))，由于受地面山體或高層建筑物的影響，移動(dòng)速度變緩。如果在雷云移動(dòng)的前方，有高山阻礙，雷云就會(huì)放慢速度，并改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)方向;或者當(dāng)雷云前行的通道逐漸變窄，雷云的移動(dòng)速度也會(huì)越來(lái)越慢，在變窄的區(qū)域就會(huì)不斷積累電荷，進(jìn)而形成電荷集中。因此，形成電荷集中的地理環(huán)境條件是：要有一定高度的山脈所形成的喇叭口(或口袋形)，能有效地降低近地區(qū)域雷云的移動(dòng)速度(這是多雷區(qū)的重要特征)，使該區(qū)域產(chǎn)生電荷集中。

3)什么時(shí)間雷云對(duì)地(或?qū)旊娋€路)發(fā)生雷擊放電，光有區(qū)域存在還不行，還要看雷雨時(shí)的主導(dǎo)風(fēng)向和電荷集中的程度。由于地型的復(fù)雜性，不是所有的風(fēng)都能形成電荷集中，只有當(dāng)風(fēng)向及其大小同時(shí)具備使某區(qū)域產(chǎn)生電荷集中的時(shí)候，才具備雷云對(duì)地(或?qū)旊娋€路)雷擊放電。雷雨時(shí)的主導(dǎo)風(fēng)向及其大小是由氣象條件所決定的，氣象變化的復(fù)雜性，決定了雷電活動(dòng)的復(fù)雜性。

        電荷集中的中心(以下稱電荷中心)電荷密度大，電場(chǎng)強(qiáng)度高，是雷電先導(dǎo)向地面發(fā)展的必經(jīng)通道。電荷中心所處的位置，決定了雷電先導(dǎo)發(fā)展的方向，也就是說(shuō)：電荷中心的電荷飄移(電荷移動(dòng))方向，就是雷電先導(dǎo)的發(fā)展方向，這是產(chǎn)生雷電繞擊的真正原因。

4、應(yīng)用現(xiàn)有的雷電活動(dòng)理論不能作出合理解釋的一些現(xiàn)象
1)大多數(shù)輸電線路桿塔路徑走得很高，而長(zhǎng)期不發(fā)生雷擊，而有的桿塔位置相對(duì)較低而偏偏遭雷擊。
2)對(duì)于三相導(dǎo)線垂直排列的雙回線路，上相導(dǎo)線的保護(hù)角比中相導(dǎo)線的保護(hù)角要小，中相導(dǎo)線對(duì)上相導(dǎo)線應(yīng)有屏蔽作用，在輸電線路上時(shí)常發(fā)生雷電繞擊到上相導(dǎo)線上引起線路故障跳閘。
3)有些雷能繞過(guò)前方的桿塔，打在后面的桿塔上去。
4)輸電線路接地電阻在不斷進(jìn)行改造，其效果不夠理想。
5)空間電荷是怎樣分布的，空間電荷分布對(duì)雷電活動(dòng)有什么影響?

5、帶電云層的放電形式
帶電云層的放電(電荷中和)形式，概括起來(lái)應(yīng)包括以下兩種：
① 集中快速放電形式;
② 分散緩慢放電形式。
集中快速放電，就是電荷在極短的時(shí)間內(nèi)，使高度集中的電荷快速中和，放電通道被電離，通道阻抗小，放電電流大，危害大，破壞力強(qiáng)。這種放電形式主要以閃電(雷電)進(jìn)行。
        分散緩慢放電，就是電荷沒(méi)有形成高度集中，電荷的放電沒(méi)有固定的放電通道，其放電是隨機(jī)的，通道阻抗極大，放電的范圍廣，對(duì)地面設(shè)施沒(méi)有危害。

6、山區(qū)架空輸電線路防雷對(duì)策
1)首先應(yīng)根據(jù)近地區(qū)域形成電荷集中的地理環(huán)境條件，對(duì)輸電線路沿線的地形和氣象條件作全面的調(diào)查分析，確定可 能產(chǎn)生電荷集中區(qū)域和電荷中心。有條件的供電企業(yè)，可繪制出本地區(qū)存在的電荷集中區(qū)域圖。利用該圖，對(duì)已建輸電線路，應(yīng)根據(jù)輸電線路路徑與電荷集中區(qū)域的 相對(duì)位置，確定線路的易雷擊區(qū)段及桿塔，判斷哪些桿塔容易遭受雷擊桿塔和避雷線，哪些桿塔(或?qū)Ь€)容易遭受繞擊雷，再根據(jù)相應(yīng)情況采取相應(yīng)的防雷策略。 在線路初步設(shè)計(jì)階段，對(duì)所選擇的線路路徑，能避開易雷擊區(qū)的，要堅(jiān)決避開，否則，必須采取有效的綜合防雷措施。

2)處于電荷中心下方的桿塔及避雷線，容易產(chǎn)生雷擊桿塔和避雷線，因此應(yīng)以防止雷擊線路桿塔或避雷線時(shí)造成絕緣子反擊閃絡(luò)為主。雷擊線路桿塔時(shí)的綜合防雷對(duì)策為：①降低桿塔接地電阻Rch;②提高耦合系數(shù)k;③增加線路絕緣(提高絕緣子串50%沖擊閃絡(luò)電壓U50%)等方面采取措施，切實(shí)提高輸電線路的耐雷水平。
3)處于電荷中心邊沿，位置較高的桿塔，以及下風(fēng)側(cè)大跨越輸電線路，容易產(chǎn)生雷擊導(dǎo)線(繞擊)，因此應(yīng)以防止線路繞擊為主，同時(shí)應(yīng)防止雷擊線路桿塔或避雷線時(shí)造成絕緣子反擊閃絡(luò)。其防雷對(duì)策為：
①繞擊時(shí)線路的耐雷水平I2：根據(jù)DL/T620-1997的計(jì)算方法，35、110、220kV線路的繞擊耐雷水平分別為3.5、7和12kA左右，可見(jiàn)線路上發(fā)生繞擊的耐雷水平 之低。因此輸電線路應(yīng)盡量避開易雷擊區(qū)，避免線路從電荷中心邊沿穿過(guò)，特別要避免桿塔處在電荷中心邊沿較為突出的山頭上。
②減小桿塔避雷線的保護(hù)角，應(yīng)不斷設(shè)計(jì)一些零保護(hù)角或負(fù)保護(hù)角的桿塔供易雷擊區(qū)桿塔選用，減小桿塔避雷線的保護(hù)角，可使附圖1中捕雷面Bi Ci弧變小，從而達(dá)到減少線路遭受繞擊雷的可能性。
③在靠近電荷中心的邊導(dǎo)線上，或者在橫跨桿塔的迎風(fēng)面應(yīng)采取安裝線路型避雷器(或安裝可控避雷針)，限制線路上產(chǎn)生的過(guò)電壓，從而保護(hù)輸電線路設(shè)備。
④線路在發(fā)生繞擊的同時(shí)，不要忘記線路仍然會(huì)發(fā)生雷擊桿塔和避雷線，仍然應(yīng)降低桿塔接地電阻Rch，加強(qiáng)線路絕緣等措施，降低雷擊桿塔或避雷線時(shí)引起的線路故障。

        在線路通過(guò)易雷擊區(qū)時(shí)，要遵循一個(gè)原則：寧可讓雷打線路桿塔或避雷線，而不愿讓雷繞擊到導(dǎo)線上，因此在線路通過(guò)易雷擊區(qū)時(shí)，線路應(yīng)盡量避免從電荷中心邊沿走線，當(dāng)無(wú)法避開時(shí)，可選擇線路從電荷中心穿越，或讓線路沿主導(dǎo)風(fēng)向的方向架設(shè)，達(dá)到減少雷擊導(dǎo)線的可能性。

7、雷電的放電通道，取決于雷電先導(dǎo)的路徑
20世紀(jì)60年代中后期，開始應(yīng)用電氣幾何模型來(lái)分析避雷線屏蔽作用。閃擊距離rs與雷電流幅值I L的關(guān)系如下：rs =9.4I L 2/3 。分析輸電線路發(fā)生繞擊的電氣幾何模型如附圖1。圖中，若雷電I Li先導(dǎo)落在Ai Bi弧上，則將雷擊避雷線;若落在Bi Ci弧上,則將雷擊導(dǎo)線;若落在Ci Di線上，則將雷擊大地。中垂線(直線)OK 和拋物線HC1K將空間分成三部分，中垂線以上部分是擊中避雷線區(qū)，中垂線與拋物線所包圍的區(qū)域?yàn)閾糁袑?dǎo)線區(qū)(繞擊區(qū))，拋物線以下部分是擊中地面區(qū)。

        如果線路桿塔在山坡上，直線Ci Di將變成與山坡平行的一個(gè)曲線，導(dǎo)線對(duì)雷電流的捕雷面Bi Ci弧變大，繞擊的機(jī)會(huì)也變大。

        不僅如此，雷電先導(dǎo)的發(fā)展還與電荷中心所處的位置有很大關(guān)系。如果電荷中心處于輸電線路的側(cè)面，由附圖1不難看出，雷擊導(dǎo)線和地面的機(jī)會(huì)均存在，如果電荷中心距離輸電線路比距離地面要小時(shí)，雷電先導(dǎo)向輸電線路方向發(fā)展的可能性就大。

        上述輸電線路發(fā)生繞擊的電氣幾何模型圖，是把雷電先導(dǎo)看成是由一個(gè)靜止不動(dòng)的空間電荷所形成的，在現(xiàn)實(shí)生活中要復(fù)雜得多，主要是由于空間電荷的分布(這里所指的空間電荷是指某區(qū)域內(nèi)的集中電荷)隨主導(dǎo)風(fēng)向的變化而變化，空間電荷分布的變化和移動(dòng)，確定了雷電先導(dǎo)發(fā)展方向，從而也給輸電線路雷擊點(diǎn)的確定提供了理論依據(jù)。

        防雷措施是否得當(dāng)，最重要的是準(zhǔn)確的判定易雷擊區(qū)，確定電荷中心區(qū)域，擬定集中電荷的飄移方向，按線路桿塔的實(shí)際位置，有針對(duì)性的提出綜合防雷措施，可得到事半功倍的效果。