2026架空输电线路防雷接地设计与计算课件

防雷接地计算一

接地电阻计算

二

导地线配合计算三

雷击跳闸率计算四

防雷保护措施目

录CONTENTS

接地电阻计算根据《架空输电线路电气设计规程》（DL/T5582-2020）

，输电线路杆塔接地有如下要求。（1）有地线的杆塔应接地。在雷电干燥时，一般线路每基杆塔不连地线的工频接地电阻不宜小于下表中的数值。土壤电阻率较低的地区，

当杆塔的自然接地电阻不大于表中数值时

,可不装设人工接地体。一

接地电阻计算（2）

中性点非直接接地系统在居民区的无地线钢筋混凝土杆和铁塔应接地。（3）

线路经过直流接地极附近时,应考虑接地极对铁塔和基础的腐蚀影响。（4）通过耕地的输电线路，其接地体应埋设在耕作深度以下。位于居民区和水田的接地体应敷设成环形。对于各接地装置的水平敷设部分其埋设深度，一般平丘及耕种地区为0.8m(且在耕作深度以下)，

山地均0.6m，岩石地区均0.3m。（5）采用绝缘地线时，应限制地线上的电磁感应电压和电流，并应选用合适的放电间隙

,以保证绝缘地线的安全运行。对绝缘地线长期通电的接地引线和接地装置，必须校验其热稳定，设置人身安全的防护措施。一

接地电阻计算（6）

根据《电力工程设计手册》（架空输电线路设计）放射形接地极没给呢的最大长度应符合下表规定。一

接地电阻计算计算雷电保护接地装置所采用的土壤电阻率时应取雷季中最大值，并应按下式计算。一

接地电阻计算根据《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T50065—2011）附录A，土壤中人工接地极工频接地电阻的计算方法如下。一

接地电阻计算一

接地电阻计算一

接地电阻计算一

接地电阻计算一

接地电阻计算一

接地电阻计算一

接地电阻计算一

接地电阻计算一

接地电阻计算接地装置型式杆塔型式接地电阻简易计算式n根水平射线（n≤12，

每根长约60m）各型杆塔R

≈

0.062P沿装配式基础周围敷设的深埋式接地极铁塔R

≈

0.07P门型杆塔R

≈

0.04PV型拉线的门型杆塔R

≈

0.045P装配式基础的自然接地极铁塔R

≈

0.1P门型杆塔R

≈

0.06PV型拉线的门型杆塔R

≈

0.09P钢筋混凝土杆的自然接地极单杆R

≈

0.3P双杆R

≈

0.2P拉线单、双杆R

≈

0.1P一个拉线盘R

≈

0.28P深埋式接地与装配式基础自然接地的综合铁塔R

≈

0.05P门型杆塔R

≈

0.03PV型拉线的门型杆塔R

≈

0.04P一

接地电阻计算各型接地装置（包括自然接地）的工频接地电阻简易计算一

接地电阻计算（1）

冲击接地电阻和接地体的冲击系数一

接地电阻计算（2）

冲击接地电阻的计算（1）在土壤电阻率p≤100Ω·m的潮湿地区，可利用铁塔自然接地。在居民区，

当自然接地电阻符合要求时，可不另设接地装置；在土壤电阻率100Ω·m<p≤500Ω·m的地区，

除利用杆塔的自然接地外，应增设接地装置：在土壤电阻率500Ω·m<p≤2000Ω·m的地区，采用水平敷设的接地装置;在土壤电阻率p>2000Ω·m的地区，接地电阻很难降到30Ω以下时，可采用6~8根总长度不超过500m的放射形接地体，或采用连续伸长接地体，接地电阻可不受限制。（2）

接地装置型式一般为“方框”或“方框+射线”“分体方框”“方框+垂直”等。

一般情况采用“方框”或“方框+射线”，台阶地采用“分体方框”，地形受限制、不便于敷设射线地区采用“方框+垂直”。居民区和水田中的接地装置，

围绕杆塔基础敷设成闭合环形。（3）

输电线路接地主材包括热浸镀锌钢、铜覆钢、不锈钢复合材料、石墨基柔性接地体，辅助一

接地电阻计算材包括接地模块、缓释型离子接地极。（4）

一般情况下接地主材采用热浸镀锌钢：土壤电阻率较高地区，可采用接地模块、缓释型离子接地极等辅助材料。土壤腐蚀等级为微、弱、中级时推荐采用热浸镀锌钢，也可采用铜覆钢、不锈钢复合材料、石墨基柔性材料；土壤腐蚀等级为强级时，推荐采用铜覆钢、不锈钢复合材料、石墨基柔性材料及具备良好防腐性能的接地模块等，对于滨海区域、填海区等高氯离子含量区域不宜选用不锈钢复合材料；对于接地介质环境的PH小于或等于4.5时，不宜选用铜覆钢作为接地材料。在农田、耕地及在水源、鱼池的边缘不采用铜覆钢接地。（5）采用接地模块、缓释型离子接地极等降阻措施时，其材料不应对土壤和地下水造成污染，且不应对接地装置造成附加腐蚀。（6）在高土壤电阻率地区应采用放射形接地装置，且在杆塔基础的放射形接地体每根长度的1.5倍范围内有土壤电阻率较低的地带时，可部分采用引外接地或其他措施。一

接地电阻计算（7）

如接地装置由很多水平接地体或垂直接地体组成，为减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不应小于其长度的2倍；水平接地体的间距可根据具体情况确定，但不宜小于5m。（8）对非腐蚀性地区，接地引下线一般采用φ12mm热浸镀锌圆钢；敷设在腐蚀性较强地区，应根据腐蚀的性质采取防腐措施。一

接地电阻计算一

接地电阻计算典型热浸镀锌钢方框+射线型接地装置示意图一

接地电阻计算热浸镀锌钢分体方框+射线型接地装置示意图一

接地电阻计算热浸镀锌钢方框+射线+垂直型接地装置示意图一

接地电阻计算热浸镀锌钢方框+射线+接地模块型接地装置示意图一

接地电阻计算接地引下线加工组装及接地体焊接图一

接地电阻计算石墨接地引下线加工组装及接地体连接图根据《110kV及以上架空输电线路施工及验收规范》（DL/T5867-2023）

，普通圆钢及镀锌接地体的连接部位应采取防腐措施，

防腐范围不应少于连接部位两端各100mm。根据《国网设备部关于印发电网输变配电设备防腐技术指导意见的通知》（设备技术〔2019〕81号）

，镀锌圆钢接地引下线入土处上下50cm范围内应涂刷有机防腐涂料进行二次防腐，涂层材料及厚度详见下表。一

接地电阻计算导地线配合计算根据《架空输电线路电气设计规程》（DL/T5582-2020）7.2.6，750kV及以下交流线路杆塔上两根地线之间的距离，不应超过地线与导线间垂直距离的5倍。在一般档距的档距中央,导线与地线之间的距离，应按下式计算，计算时气温取15℃、无风、无冰。二

导地线配合计算（1）导地线距离（斜距）

＝大小号侧导地水平距中的较小者和档距中央弧垂距离构成的三角形的斜边。（2）档距中央导垂距=(小号侧地线支架高+大号侧地线支架高)/2+导线弧垂-地线弧垂，地线支架高考虑了绝缘子串和地金具的长度。（3）

当斜距<允许值，或地线弧垂>导线弧垂+(小号侧地线支架高+大号侧地线支架高)/2时，导地线配合不满足要求，需要调整导地线安全系数或型号，增大导地线距离。二

导地线配合计算二

导地线配合计算外过无风工况档中导地线净空距计算值。雷击跳闸率计算常见的雷击有绕击雷和反击雷两种。雷击的主要的危害是雷击过电压，等效为电流源入地，在铁塔、避雷线或者导线上产生的雷击过电压造成雷击跳闸。绕击雷事故比例一般比较高。三

雷击跳闸率计算（1）雷暴日数雷暴日是一年中有雷的日数。

一天中只要听到雷声(无论几次)，就记为一个雷暴日。年雷暴日数为多年雷暴日数的平均值。某地区的雷电活动频度，可用该地区的年雷暴日数来表示。

一般把年雷暴日数不超过15日的地区称为少雷区，超过40日的地区为多雷区，超过90日的叫强雷区。（2）地面落雷的密度雷暴日数反映的是该地区雷电活动的频度，但它未能反映出是云间放电还是对地放电。我们最关心的是云对地放电，也就是地面落雷。地面落雷密度用γ(次/km2·雷暴日)表示。它表示每一雷暴日、每平方公里地面落雷次数。三

雷击跳闸率计算三

雷击跳闸率计算地闪密度等级划分：（3）

雷电流幅值雷电流是指雷击于接地良好的目标时泄入大地的雷电流。雷电流一般都是在塔上或避雷针上用磁钢棒测出来的。雷电流的幅值与气象条件有关，测试表明，雷电流幅值与海拔高度及土壤电阻率大小无关，是一个随机变量。根据《交流电气装置的过电压和绝缘配合设计规范》(GB/T50064-2014)建议，雷电流幅值的概率可按下式计算。

测试表明，雷电流幅值与海拔及士壤电阻率的大小关系不大。三

雷击跳闸率计算（4）

雷电流波形由于雷电活动的随机性，难以预见，且雷电放电过程复杂、时间极短、强度很高，雷电流的幅值、波长、陡度等参数的变化范围都很大。在防雷分析计算中，可以按照实际需要选择合适的等值波形，

目前较为常用的波形有以下三种。（a）

斜角波

（b）

双指数波

（c）半余弦波三

雷击跳闸率计算（5）

线路雷击次数线路雷击次数与雷暴日、地面落雷密度(γ)以及线路遭受雷击的面积(等值受雷面积)有关，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（GB/T50064-2014）

，每年每百千米线路的落雷次数如下。三

雷击跳闸率计算（6）

击杆率击杆率是指雷击线路杆塔的次数与线路雷击总次数之比值。大小与地形有关，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（GB/T50064-2014）

，推荐值为：平原为1/6

，

山区为1/4。（7）

雷击跳闸率雷击跳闸率是指在每年40个雷暴日、100公里线路长度的情况下，

因雷击而引起的跳闸次数。它是衡量线路防雷性能好坏的综合指标。

雷击跳闸率受多个因素影响，包括线路的设计、绝缘水平、接地系统的有效性等。提高线路的绝缘水平和接地系统的可靠性可以有效降低雷击跳闸率。三

雷击跳闸率计算三

雷击跳闸率计算各电压等级单回线路雷击跳闸率控制参考值：三

雷击跳闸率计算某地区雷击跳闸次数统计：三

雷击跳闸率计算某地区雷击跳闸次数地形统计：某地区雷击跳闸塔高统计：110kV线路雷击故障杆塔3.5%是40米以上高塔，

220kV线路雷击故障杆塔46.4%是40米以上高塔。高塔的地面屏蔽效应相对减弱，雷击概率相对更高。三

雷击跳闸率计算三

雷击跳闸率计算某地区雷击跳闸率统计：（1）电气几何模型法用几何模型来分析地线对直击雷的屏蔽作用的一种方法。它是以闪击距离rs的概念为基础所建立的-种新的屏蔽理论。该方法在美、日等国已用于超高压输电线路的设计中，我国特高压设计中也采用此方法。根据《1000kV特高压交流输变电工程过电压和绝缘配合》（GB/Z

24842-2009）、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（GB/T50064-2014）

，击距公式如下。三

雷击跳闸率计算（1）电气几何模型法图示为雷直击有地线线路导线的电气几何模型。

S点是地线C点是极导线，AA9为杆塔中心线，

日是线路地线对导线的保护角。Ψ是雷电先导入射角。若雷电先导头部落入AB弧面，放电将击向地线，使导线得到保护，称弧AB为保护弧。若先导头部落入BD弧面，则击中导线即地线的屏蔽保护失效而发生绕击，称弧BD为暴露弧。若先导头部落入DE平面

，则击中大地，故称DE平面为大地捕雷面。随着雷电流幅值增大，暴露弧BD逐渐缩小，

当雷电流幅值增大到最大三

雷击跳闸率计算绕击导线电流Imax时弧BD缩小为0，即不再发生绕击。（1）电气几何模型法当假设雷电垂直射入地面时，线路屏蔽失效并且引起闪络的次数可表示为：N

sr=2Ng

x10-4x⃞B'D'()·f()dl式中：Nsf

，线路屏蔽失效且引起闪络的次数，次/(100km2·a)；Ng

，地闪密度，次/(100km2·a)；B'D'（I)，

BD暴露弧的地面投影距离；m，是雷电流I的函数；f(I)，雷电流幅值概率密度，1/kA;Imin能引起导线绕击闪络的最小雷电流，

KA:即绕击耐雷水平。三

雷击跳闸率计算（1）电气几何模型法对于较高杆塔先导入射角的概率分布密度函数：Ψmin：可击中暴露弧的最小入射角；Ψmax：可击中暴露弧的最大入射角。考虑先导入射角时，得到给定电流I下暴露弧在地面上的投影距离为:三

雷击跳闸率计算（1）电气几何模型法根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（GB/T50064-2014）

，雷电为负极性时，绕击耐雷水平Imin可按下式计算。三

雷击跳闸率计算地形地面倾斜角

(°)平地0丘陵10一般山地20高山30（1）电气几何模型法经过山区的线路，雷电绕击应计及地形的影响。目前，对于地形的考虑有不同的观点和方法，一种方法是在电气几何模型中以地面倾斜角考虑地形；另一种方法是按地形分类对导线平均高度进行初估。三

雷击跳闸率计算（1）电气几何模型法第二种方法，是美国E.R.Whitehead在《雷电》一书中提到的，将地形分成三类：平原、丘陵和山岳。对于这三类地形，在确定导线高度的参数时采用不同的原则。各种地形下地线对地的平均高度h计算方法：式中：hdt

，杆塔导线高度；h

bt

，杆塔地线高度；三

雷击跳闸率计算sd

，导线弧垂；sb

，地线弧垂。（2）

经验法原《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）

根据线路运行经验、现场实测和模拟实验提出了平原和山区线路雷电绕过避雷线直击导线的绕击率计算公式。三

雷击跳闸率计算（3）先导发展模型法先导发展模型法，是基于雷电观测和长间隙放电研究成果而建立的一种雷击过程物理仿真模型其对雷击过程的描述为：雷电先导从雷云向地面发展过程中，地面物体附近的空间电场逐渐加强，当电场增大至一定程度时，地面体会产生上行先导，上行先导朝着雷电先导方向运动，

当需电先导与上行先导(或未产生上行先导的物体、大地)之间达到最终跃变条件时，发生放电击穿并形成主放电通道，确定雷击目的物。成为击中点的物体也可能不产生上行先导，只要下行先导与该物体间的平均场强超过临界击穿场强值，雷击就会对该物体发生。先导发展模型法较电气几何模型法更贴近雷击放电物理机制，

它充分考虑了雷电放电发展过程中的空间电场变化，对评估超/特高压输电线路雷电屏蔽性能能具有重要参考价值。尽管先导发展模型法具有先进性和发展前景

，但现有模型中一些关键判据参数的建立及应用研究方面尚不成熟。三

雷击跳闸率计算（1）雷击线路附近大地时，线路上的感应过电压计算雷击线路附近大地时，线路上的感应过电压计算当雷击输电线路附近地面时，

由于电磁感应会在架空输电线路三相导线上产生感应过电压。感应过电压包括静电和电磁两个分量。由于主放电通道与导线是互相垂直的，所以互感不大，即电磁感应不大因此，

电磁分量要比静电分量小得多。同时，又由于两个分量出现最大值的时刻也不同，所以，在对总的感应过电压幅值的构成上，静电分量起主导作用。在距电力线S>65m处雷云对地放电时，在电力线的导线上产生的感应过电压最大值可按下式计算。三

雷击跳闸率计算由于感应过电压一般很少达到500~600kV，

故对600kV及以上线路感应过电压一般不会引起闪络如果线路上挂有地线，

由于地线有屏蔽效应，导线上的感应过电压就会降低。挂有地线的导线上的感应过电压可按下式计算。Uic=Ui×（1-k）式中：Ui，无地线时导线上的感应过电压，

kV；k，地线和导线间的耦合系数。三

雷击跳闸率计算（2）

雷击杆塔时导线上的感应过电压离线路更近的雷击实际上会被线路吸引而击于线路自身。当雷击杆塔时，由于雷电通道所产生的电磁场的迅速变化

,将在导线上感应出于雷电流极性相反的过电压。《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（GB/T50064-2014）推荐感应电压分量可按下列公式计算。式中：

Ui，反击时的感应电压分量，

kV;ht，塔顶高度，

m;i，雷流瞬时值，

kA;a，雷电流陡度，

kA/μs;kβ

,主放电速度与光速c的比值;hc.t，导线在杆塔处的悬挂高度，

m;hav，导线对地平均高度，m;dR，雷击杆塔时，迎面先导的长度，m;k

，地线和导线间的耦合系数;三

雷击跳闸率计算0t，雷电流波头时间，2.6μs。（1）塔顶电位和绝缘承受电压的计算1）

行波法行波法即将杆塔的各段视为线路段，并视为分布参数，把分布参数的线段化成集中参数模型，然后再用集中参数电路的节点分析方法，求出杆塔各节点电压，得出绝缘子串的电位差随时间的变化过程，并与其伏秒特性进行比较，判断绝缘子串是否闪络。采用分段波阻抗模型充分考虑了波在杆塔上的传播过程，并根据杆塔距地面不同高度处的不同波阻抗，将杆塔分为几部分模拟，计算结果比集中电感和单一波阻抗更符合实际。分段波阻抗模型建立的基础是基于垂直导体不同高度处的波阻抗是不同的原理。垂直圆柱体的波阻抗值仅依赖于该圆柱体的半径和对地高度，公式为：三

雷击跳闸率计算式中