雷击杆塔或避雷线时,一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔,另一部分雷电流经杆塔流入大地,杆塔接地电阻呈暂态电阻特性,一般用冲击接地电阻来表征。
雷击杆塔时塔顶电位迅速提高,其电位值为
Ut=i×Rd+L×di/dt (1)
式中 i--雷电流(KA);
Rd--冲击接地电阻(Ω);
L--引下线的单位长度电感(μH/m)
di/dt--雷电流陡度(KA/μS)。
导线上的感应电位U1,在有避雷线时其电位值为
U1= (1-k)×hd×di/dt(当落雷处距相导线直线距离S<65m)
U1=25×i×hd×(1-k)/S(当落雷处距相导线直线距离S>65m)
式中 hd--相导线平均高度
K--导线与避雷线之间的耦合系数
当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时,将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1>U50,如果考虑线路工频电压幅值Um的影响,则为Ut-(U1+Um)>U50。因此,线路的耐雷水平与3个重要因素有关,即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。
一般来说,线路的50%放电电压是一定的,雷电流强度与地理位置和大气条件相关,不加装避雷器时,提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻,在山区,降低接地电阻是非常困难的,这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。