2021架空输电线路雷电防护导则

DL/T2209－2021GuideforlightningprotectionofoverheadtransmissionDL/T目范 附录A（资料性）广域雷电地闪监测方 附录C（资料性）雷电地闪参数统计方 GB/T19663—2005GB/T24842— GB/T GB 110kV～750kVGB 1000kVGB ±800kVDL/T DL/T DL/T DL/T DL/T DL 地闪groundGB/T21714.1—20153.1广域雷电地闪监测wide-areagroundflash地闪密度groundflash雷暴日thunderstormGB/T19663—20053.25雷电流幅值lightningcurrent雷电流幅值累积概率cumulativeprobabilityoflightningcurrent少雷区lessthunderstormGB/T50064—20142.0.6中雷区middlethunderstormGB/T50064—20142.0.7多雷区morethunderstormGB/T50064—20142.0.8强雷区strongthunderstormGB/T50064—20142.0.9反击backGB/T2900.58—2008604-03-39绕击shielding绕击闪络shieldingfailure雷击跳闸lightningtrip-耐雷水平lightningwithstanding反击跳闸率trip-outratebyback绕击跳闸率trip-outratebyshielding保护角shielding重要线路importanttransmission直流输电线路，跨国输电线路，跨区联网输电线路，大型水、煤、核电送出线路，750kV500kV电500kV及以下线路，以及根据运行要求确定的线路等。一般线路generaltransmissionDL/T1283规定执行。A。150km100km。30（1，并适量增设探测站数量，确保主要监测方向无遮挡。距离1式（绕击、反击B.1。波定位法确定雷击点。雷击位置辨识原理参见附录B.2。2台监测装置，分别安装于正、负极导线（单根子导线）上。10～20120km～50250km～80380km30km1信号进行数据高速采集（10MHz）并记录。雷电流是单极性的脉冲波，约90%的雷电流为负极性。可用波头时间、波长时间、陡度等参数表20μs～100μs范围内，50μs。𝑎=

a—雷电流的平均陡度，单位为千安每微秒（kA/μs（kA（μs2.6/50μs2.6/502.6/50μs的HeidlerlgPlgP

（kA𝑃=

（kA50%（kAa=31、b=2.6。 （d10年以上的监测数据。C.2C.3C.22005年～2015年我国各省级电力公司地闪密度平均值和典型线路走廊地闪密度分布实例，附录C.32005年～2015年全国电网覆盖区域地闪密度分布图。22电压等级S’（次注2：对于新建特高压直流线路的雷电防护设计，本表中的控制值供参考。鉴于工程设因线路雷击跳闸率与地闪密度呈线性关系，对于任一线路，雷击跳闸率控制值（S）2控𝑆= 附录C.2.2.12倍。具体见式（7）：ℎ𝑑=

ℎ𝑑𝑡−

·hh )2

S

b d

式中：hdt—杆塔上导线悬挂高度，单位为米（m）；hbt—杆塔上地线悬挂高度，单位为米（m）；Sd—导线弧垂，单位为米（m）； 式中：Ni—i基杆塔的雷击跳闸率，单位为次每百公里年[次/（100km·a）]，计算一基杆塔雷击跳闸/100kma]（10；（11P（I0≥I1计算方法按照GB/T50064—2014的附录D.1.6和GB/T24842—2018的附录B.1.6执行，I1随雷击时刻区间组合统计法计算。绕击计算方法见附录E。 式中：ht—杆塔高度，单位为米𝜂=(4.5𝐸0.75−14)× （kV/m，li𝑁=∑𝑖=𝑛𝑁𝑖𝐿𝑖/∑𝑖=𝑛

· 3执行，N为按式（6）计算得到的雷击跳闸率控制值。表中，R代表III、IV的杆塔定义为雷击高风险杆塔。3IIIa）纯空气间隙线路避雷 2110kV～1000kV交流线路用带串联间隙避雷器技术要求、试验检验方法和技术参数按照或参照DL/T815规定执行。±400kV～±1100kV直流线路用带串联间隙避雷器技术要求、试验检验方法可参DL/T8154给出了带串联间隙避雷器关键参数典型设计值。4系统标称电压8/20μs标称放电电流本体额定电压90、96、180、192、264、注：±400kV50%2500m~4500m口圆环形状），见图3。对110kV和220kV交流线路用并联间隙，可设计成Y形、P形和C形，对500kV5110kV、220kV、330kV500kV绝缘子（串110kV瓷/玻璃悬垂220kV瓷/玻璃悬垂220kV瓷/玻璃耐张330kV瓷/玻璃悬垂500kV瓷/玻璃悬垂串，D500kVD注2：对110kV、220kV和330kVa）Y

c）D 图3kV交流线路反击耐雷水平低，不应使用杆塔避雷针，避免线路雷击跳闸率明显增大；220kV及以上交6.1条规定的控制值。表7一般线路雷电易击杆塔（区段）电压等级地线保护角同塔双（多）220、同塔双（多）同塔（多）表8重要线路雷电易击杆塔（区段）电压等级地线保护角同塔双（多）≤-表9ρ≤100＜ρ≤500＜ρ≤1000＜ρ≤工频接地电阻1：变电站（发电厂）10Ω20Ω雷击高风险杆塔的绕、反击跳闸率比值krf≤1.2时，宜降低接地装置电阻值。每基杆塔不连地线的路避雷器，重要线路中雷击风险等级为III的下列杆塔宜安装线路避雷器：a）krf＞1.2且一侧档距600m以上的杆塔；b）krf＞1.2的耐张转角塔；c）krf＜0.8且降低接地电阻困难或实施成本高的杆塔。220kVkrf＞1.28600m，水平安装在中相导线横担上，侧针伸出横担长度应大于2m。

（资料性A.1a）A.1b360°。A.1ca）正交环天线示 b）入射角计算原 c）定向定位原A.1A.1b）中，E、S、W、N4个方向，A为雷电地闪实际位置，HNS、3个探测站，α1、α2、α33个探测站测得的方向角，P为雷电地闪定位计算所得位置。定位可剔除假解。如图A.2所示，图中A、B、C代表探测站，P为真解，即计算所得雷电地闪位置，P′A.2

（资料性20μsB.1所 时间单位：B.1包含闪络时刻前感应出的反极性脉冲、闪络时刻后的雷电流前行波，如图B.2a所示。障点杆塔入地的雷电流的反射波，二者极性相同，叠加后不会出现反极性脉冲，如图B.2b）所示。

时间单位：

时间单位：a）反击闪络电流行 B.230μsB.3a

时间单位： 电流单位：电流单位： 时间单位：

时间单位：c）雷击杆塔时导线感应电流行 B.3雷电绕击导线时，被击相（极）500AB.3bB.3c行波具有双边震荡特征，典型波形见图B.3d如图B.4所示，M点和NLMN之间的C点处。由故障点CvM点和N点的时刻tM、tNM监测点和N监测点的距离分别为：LM(Lv(tMtN))/ LN(Lv(tMtN))/ AA监测终端MB故障点监测终端NB.4M点。在图B.5a）方式下，故障点CM处的距离为𝐿(𝑡3−𝑡2)𝑣B.5b）式下，故障点C与A变电站的距离为𝐿=(𝑡2−𝑡1)⋅𝑣

故障点

监测终端M

B

B.5

（资料性NT，按照雷电流幅值以∆I为间隔，统计（0，∆I]（∆I，（Im，∞（Im（0，P（>0（>∆I（Im（Im（>Ima、b的拟合值，拟合表达式即为该区域的雷电流幅值累积概率分布公式。NT越大、Im取值越大、∆I取值越小，拟合出的曲线误差越小，越能反映雷电流幅值分布的实际情况。Im取值宜根据该区Im=400kA、∆I=2kA。

P(I)kI/ N2005年～2015a、b值见表C.1C.12005～2015a、bC.1(续)2005～2015a、b包含多个网格（网格统计法见C.2.2.1条。线路走廊的雷电流幅值分布按下述方法统计：NL≥2000时，将已遍历网格作为一个统计区段；aC.1.1.1NL<2000，则以线路走廊所经各地级市区域的雷电流幅值累±500kVC.12005年～2010年的雷电a、b值见表C.2。C.1±500kVC.22005～2010a、bN1、N2、…、NnNa＝N1＋N2＋…＋Nn。

Na

表C.42005年～2015地闪密度平均值（次表C.4(续)2005年～2015地闪密度平均值（次r的包络线，rC.5推荐的网格宽度的一半，在中心线首尾r的圆弧包络线与上述两条包络线相交，包络线内区域设定为线路走廊地闪统计区域。从中心线首端的圆弧中点M2r划分为一段，形成一个统计网格，最后一段长2rC.3所示。0.06°×0.060.06°×0.06°（6km×66500kV0.06°×0.06°（6km×66220kV～330kV0.04°×0.04°（4km×44110kV0.02°×0.02°（2km×2420141000kV特高压交流输电线路走廊的地闪密度分布见图C.4和表C.6C.42014C.62014C.7地闪密度值（次灰色（R=204、G=204、蓝色（R=60、G=130、B=255）黄色（R=255、G=255、B=0）橙色（R=255、G=170、B=0）深红（R=170、G=0、B=0 2005年～2015年我国电网覆盖区域地闪密度分布图见图C.5C.52005～2015（资料性D.1OO为中心向左右水1～8D.1

D.2|𝜃|=1∑8|𝜃

8𝑖=8D.3h1、h2均为海拔高度，θha）h2<h1，则 D.3种，如图D.4 b）爬 D.4a）山顶：θ3>0、 b）爬坡或沿坡：θ3>0、θ6<0或θ3<0、 杆 c）山谷：θ3<0、 D.5

（资料性电气几何模型法（ElectricalGeometricModel，EGM）利用击距几何作图对雷电击中目标物进行判rcrgAB弧面，放电将击向地线，使导AB为保护弧；若先导头部落入BCBC为暴露弧；若先导头部落入CE平面，则击中大地，故称CE平面为大地捕雷面。随着雷电流幅值增大，暴露弧BC逐渐缩小，当雷电流幅值增大到最大绕击导线电流𝐼𝑚𝑎𝑥BC0，即不再发生绕击。为暴露弧BCB'C'Ψ入Ψ的射线做弧段在大地上的投影，单侧地线的引雷宽度（DS）A''B''的长度，导线引雷宽度（DC）B''C''的长度。应考虑线路对地面的倾斜角（θD。E.1rsrcrg的计算方法见表E.1E.1方法方法r10Ir10Ircr1.63(5.015I0.5780.001U rggg0.8（下相导线g0.7（上、中相导线[3.61.7ln(43 )]I r 5.5I 注：I雷电流幅值，单位为千安（k雷电对导线的击距，单位为米雷电对地线的击距，单位为米（雷电先导入射角ψ的概率分布密度函数𝑓(𝜓)

雷电为负极性时，绕击耐雷水平𝐼𝑚𝑖𝑛𝑟 U)2Z0

Z0式中：𝐼𝑚𝑖𝑛𝑟—绕击耐雷水平，单位为千安（kA（kV𝑍0(Ω)800（Ω输电线路雷电先导发展模型（LeaderProgressionModel，LPM）是通过模拟负极性下行地闪的放电E.2所示。相比电气E.2（E.3 maxD(I)P'(I g （m（kA,2,x方向以步长Δxjj=1,2,mDi0Imax。根据计算Di(I)Imax，代入式（E.3）即可计算获得线路的雷电绕击闪络率。在确定雷电流幅值计算范围I2≥ImaxE.3所示。E.3E.4所示。E.2.7E.4ρ(y)hczh和下 𝐼𝑝(𝑎+𝜌(𝑙)=𝑎0(1−𝐻−𝑧)𝐺(𝑧0)𝐼𝑝+1+𝑐𝑙+𝑑𝑙2𝐺(𝑧0)=1−𝐻(𝑧0)=0.3𝛼+𝛼=𝛽=𝐺(𝑧0)=1− （C/m（kA上行先导发展速度vL决定于其头部前方流注放电产生的电流I(t)以及单位长度先导发展所需要的临qL：𝑣(𝑡+𝛥𝑡)=

Q(t)

lL(t)lstr(t)

(r, Ql(t

Ql(t lL(t)Ql(t

(r,t)U1(r,t)

(r,tt-Δt）t-Δt时刻已经存在的所有空间电荷对电位的贡献。ΔU（tEi。Ei（t）it 𝐸𝑖(𝑡)=𝐸𝑖(𝑡−𝛥𝑡)𝑎2

𝑎2

(𝑡)=

𝛾−𝐸𝑖(𝑡−(𝑡−𝛥𝑡)

式中，γ=1.4为定压比热容与定容比热容之比，p0为大气压强。Ei250kV/m，初始先导1.0mm。qL将随着雷电上行先导发展速度的增加而变化，其值可由人工引雷实验反演获qL=50μC/m。均电场强度≥500kV/m时，下行先导与该导线（或地线）产生的上行先导发生最后跃变，雷击目标确地线。若下行先导头部与大地间平均电场强度≥500kV/m时，雷击目标为大地。GuideforlightningprotectionofoverheadtransmissionDL/T目前 范 附录A（资料性）广域雷电地闪监测方 附录C（资料性）雷电地闪参数统计方 GB/T19663—2005GB/T24842— GB/T GB 110kV～750kVGB 1000kVGB ±800kVDL/T DL/T DL/T DL/T DL/T DL 地闪groundGB/T21714.1—20153.1广域雷电地闪监测wide-areagroundflash地闪密度groundflash雷暴日thunderstormGB/T19663—20053.25雷电流幅值lightningcurrent雷电流幅值累积概率cumulativeprobabilityoflightningcurrent少雷区lessthunderstormGB/T50064—20142.0.6中雷区middlethunderstormGB/T50064—20142.0.7多雷区morethunderstormGB/T50064—20142.0.8强雷区strongthunderstormGB/T50064—20142.0.9反击backGB/T2900.58—2008604-03-39绕击shielding绕击闪络shieldingfailure雷击跳闸lightningtrip-耐雷水平lightningwithstanding反击跳闸率trip-outratebyback绕击跳闸率trip-outratebyshielding保护角shielding重要线路importanttransmission直流输电线路，跨国输电线路，跨区联网输电线路，大型水、煤、核电送出线路，750kV500kV电500kV及以下线路，以及根据运行要求确定的线路等。一般线路generaltransmissionDL/T1283规定执行。A。150km100km。30（1，并适量增设探测站数量，确保主要监测方向无遮挡。距离1式（绕击、反击B.1。波定位法确定雷击点。雷击位置辨识原理参见附录B.2。2台监测装置，分别安装于正、负极导线（单根子导线）上。10～20120km～50250km～80380km30km1信号进行数据高速采集（10MHz）并记录。雷电流是单极性的脉冲波，约90%的雷电流为负极性。可用波头时间、波长时间、陡度等参数表20μs～100μs范围内，50μs。𝑎=

a—雷电流的平均陡度，单位为千安每微秒（kA/μs（kA（μs2.6/50μs2.6/502.6/50μs的HeidlerlgPlgP

（kA𝑃=

（kA50%（kAa=31、b=2.6。 （d10年以上的监测数据。C.2C.3C.22005年～2015年我国各省级电力公司地闪密度平均值和典型线路走廊地闪密度分布实例，附录C.32005年～2015年全国电网覆盖区域地闪密度分布图。22电压等级S’（次注2：对于新建特高压直流线路的雷电防护设计，本表中的控制值供参考。鉴于工程设因线路雷击跳闸率与地闪密度呈线性关系，对于任一线路，雷击跳闸率控制值（S）2控𝑆= 附录C.2.2.12倍。具体见式（7）：ℎ𝑑=

ℎ𝑑𝑡−

·hh )2

S

b d

式中：hdt—杆塔上导线悬挂高度，单位为米（m）；hbt—杆塔上地线悬挂高度，单位为米（m）；Sd—导线弧垂，单位为米（m）； 式中：Ni—i基杆塔的雷击跳闸率，单位为次每百公里年[次/（100km·a）]，计算一基杆塔雷击跳闸/100kma]（10；（11P（I0≥I1计算方法按照GB/T50064—2014的附录D.1.6和GB/T24842—2018的附录B.1.6执行，I1随雷击时刻区间组合统计法计算。绕击计算方法见附录E。 式中：ht—杆塔高度，单位为米𝜂=(4.5𝐸0.75−14)× （kV/m，li𝑁=∑𝑖=𝑛𝑁𝑖𝐿𝑖/∑𝑖=𝑛

· 3执行，N为按式（6）计算得到的雷击跳闸率控制值。表中，R代表III、IV的杆塔定义为雷击高风险杆塔。3IIIa）纯空气间隙线路避雷 2110kV～1000kV交流线路用带串联间隙避雷器技术要求、试验检验方法和技术参数按照或参照DL/T815规定执行。±400kV～±1100kV直流线路用带串联间隙避雷器技术要求、试验检验方法可参DL/T8154给出了带串联间隙避雷器关键参数典型设计值。4系统标称电压8/20μs标称放电电流本体额定电压90、96、180、192、264、注：±400kV50%2500m~4500m口圆环形状），见图3。对110kV和220kV交流线路用并联间隙，可设计成Y形、P形和C形，对500kV5110kV、220kV、330kV500kV绝缘子（串110kV瓷/玻璃悬垂220kV瓷/玻璃悬垂220kV瓷/玻璃耐张330kV瓷/玻璃悬垂500kV瓷/玻璃悬垂串，D500kVD注2：对110kV、220kV和330kVa）Y

c）D 图3kV交流线路反击耐雷水平低，不应使用杆塔避雷针，避免线路雷击跳闸率明显增大；220kV及以上交6.1条规定的控制值。表7一般线路雷电易击杆塔（区段）电压等级地线保护角同塔双（多）220、同塔双（多）同塔（多）表8重要线路雷电易击杆塔（区段）电压等级地线保护角同塔双（多）≤-表9ρ≤100＜ρ≤500＜ρ≤1000＜ρ≤工频接地电阻1：变电站（发电厂）10Ω20Ω雷击高风险杆塔的绕、反击跳闸率比值krf≤1.2时，宜降低接地装置电阻值。每基杆塔不连地线的路避雷器，重要线路中雷击风险等级为III的下列杆塔宜安装线路避雷器：a）krf＞1.2且一侧档距600m以上的杆塔；b）krf＞1.2的耐张转角塔；c）krf＜0.8且降低接地电阻困难或实施成本高的杆塔。220kVkrf＞1.28600m，水平安装在中相导线横担上，侧针伸出横担长度应大于2m。

（资料性A.1a）A.1b360°。A.1ca）正交环天线示 b）入射角计算原 c）定向定位原A.1A.1b）中，E、S、W、N4个方向，A为雷电地闪实际位置，HNS、3个探测站，α1、α2、α33个探测站测得的方向角，P为雷电地闪定位计算所得位置。定位可剔除假解。如图A.2所示，图中A、B、C代表探测站，P为真解，即计算所得雷电地闪位置，P′A.2

（资料性20μsB.1所 时间单位：B.1包含闪络时刻前感应出的反极性脉冲、闪络时刻后的雷电流前行波，如图B.2a所示。障点杆塔入地的雷电流的反射波，二者极性相同，叠加后不会出现反极性脉冲，如图B.2b）所示。

时间单位：

时间单位：a）反击闪络电流行 B.230μsB.3a

时间单位： 电流单位：电流单位： 时间单位：

时间单位：c）雷击杆塔时导线感应电流行 B.3雷电绕击导线时，被击相（极）500AB.3bB.3c行波具有双边震荡特征，典型波形见图B.3d如图B.4所示，M点和NLMN之间的C点处。由故障点CvM点和N点的时刻tM、tNM监测点和N监测点的距离分别为：LM(Lv(tMtN))/ LN(Lv(tMtN))/ AA监测终端MB故障点监测终端NB.4M点。在图B.5a）方式下，故障点CM处的距离为𝐿(𝑡3−𝑡2)𝑣B.5b）式下，故障点C与A变电站的距离为𝐿=(𝑡2−𝑡1)⋅𝑣

故障点

监测终端M

B

B.5

（资料性NT，按照雷电流幅值以∆I为间隔，统计（0，∆I]（∆I，（Im，∞（Im（0，P（>0（>∆I（Im（Im（>Ima、b的拟合值，拟合表达式即为该区域的雷电流幅值累积概率分布公式。NT越大、Im取值越大、∆I取值越小，拟合出的曲线误差越小，越能反映雷电流幅值分布的实际情况。Im取值宜根据该区Im=400kA、∆I=2kA。

P(I)kI/ N2005年～2015a、b值见表C.1C.12005～2015a、bC.1(续)2005～2015a、b包含多个网格（网格统计法见C.2.2.1条。线路走廊的雷电流幅值分布按下述方法统计：NL≥2000时，将已遍历网格作为一个统计区段；aC.1.1.1NL<2000，则以线路走廊所经各地级市区域的雷电流幅值累±500kVC.12005年～2010年的雷电a、b值见表C.2。C.1±500kVC.22005～2010a、bN1、N2、…、NnNa＝N1＋N2＋…＋Nn。

Na

表C.42005年～2015地闪密度平均值（次表C.4(续)2005年～2015地闪密度平均值（次r的包络线，rC.5推荐的网格宽度的一半，在中心线首尾r的圆弧包络线与上述两条包络线相交，包络线内区域设定为线路走廊地闪统计区域。从中心线首端的圆弧中点M2r划分为一段，形成一个统计网格，最后一段长2rC.3所示。0.06°×0.060.06°×0.06°（6km×66500kV0.06°×0.06°（6km×66220kV～330kV0.04°×0.04°（4km×44110kV0.02°×0.02°（2km×2420141000kV特高压交流输电线路走廊的地闪密度分布见图C.4和表C.6C.42014C.62014C.7地闪密度值（次灰色（R=204、G=204、蓝色（R=60、G=130、B=255）黄色（R=255、G=255、B=0）橙色（R=255、G=170、B=0）深红（R=170、G=0、B=0 2005年～2015年我国电网覆盖区域地闪密度分布图见图C.5C.52005～2015（资料性D.1OO为中心向左右水1～8D.1

D.2|𝜃|=1∑8|𝜃

8𝑖=8D.3h1、h2均为海拔高度，θha）h2<h1，则 D.3种，如图D.4 b）爬 D.4a）山顶：θ3>0、 b）爬坡或沿坡：θ3>0、θ6<0或θ3<0、 杆 c）山谷：θ3<0、 D.5

（资料性电气几何模型法（ElectricalGeometricModel，EGM）利用击距几何作图对雷电击中目标物进行判rcrgAB弧面，放电将击向地线，使导AB为保护弧；若先导头部落入BCBC为暴露弧；若先导头部落入CE平面，则击中大地，故称CE平面为大地捕雷面。随着雷电流幅