雷电基础知识[精选].ppt

3.2.4能量与频谱 3.2.4能量与频谱 3.2.4能量与频谱 3.2.4能量与频谱 4.雷电的危害 4.1直击雷的危害 4.1.1雷电流的热效应 雷击点注入电流达数十到数百千安培，其热效应可在雷击点局部范围内产生可达6000-10000℃，它可以使金属、输电线路融化，树木草堆被引燃等。 式中：Q—热量，J i—雷击点电流 R—雷击通道电阻 雷击点温升的计算：△T=Q/mc 式中：△T—温升，K m—通过雷电流物体的质量 C—通过雷电流物体的比热容，J/kg·K 4.1.2雷电流的电动力（机械力）效应 由物理学可知，在载电流的导体周围空间存在磁场，在磁场里的载流导体受到电磁力的作用。两条载流导体相互间有作用力存在，我们把这种作用力叫做电动力。雷击的时候，由于电动力的作用有可能使导线被折断炸裂。一条导线或金属构件的弯曲部分有电流通过的时候拐弯部分将受到电动力作用，它们之间的夹角越小，受到的电动力越大。所以，应当将接闪带、引下线等在拐弯的夹角弯成直角或钝角。 4.1.2雷电流的电动力（机械力）效应 4.1.3雷电流的内压力和冲击波效应及危害 ⑴ 内压力效应及危害 由于瞬间雷电流很大，通过时间又很短，如果雷电击中树木或建筑物构件上，被击中的物体将产生大量的热量，又来不及散发以致物体内部的水分大量变成蒸汽，并迅速膨胀，产生巨大的压力而爆炸，造成破坏。 4.1.3雷电流的内压力和冲击波效应及危害 ⑵ 雷电流的冲击波效应及危害 由于雷电通道中空气受热急剧膨胀，并以超声速度向四周扩散，其外围附近的空气被强烈压缩形成“激波”。“激波”到达的地方，空气密度、压力和温度都会突然增加。“激波”过后，该区域内空气压力下降，直到低于大气压力。这种“激波”在空气中传播，会使附近的建筑物受到破坏，人、牲畜受到伤害，这种冲击波的作用就如同炸药在爆炸时对附近的建筑物、人和牲畜的损害一样。 4.2雷击电磁脉冲的危害 4.2.1雷电的静电感应 当金属物处于雷云和大地电场中时，使金属物上感应出与雷云符号相反的电荷。静电感应高电压，在高压架空线路可达300-400KV，一般低压架空线路可达100KV。电讯线路可达40-60KV，建筑物也可以产生相当高的有危险的电压。雷云主放电时，先导通道中的电荷迅速中和。其它导体上的感应电荷由于失去了电场的约束得到释放， 4.2.1雷电的静电感应 如没有被中和或不就近泄入地中就会产生很高的电位，这种由静电感应产生的过电压对接地不良的电气系统有破坏作用，对于建筑物内部的金属构架与接地不良的金属器件之间容易发生火花，这对存放易燃物品的建筑物，如汽油，有瓦斯的地方，火药库和有大量可燃性微粒飞扬的场所，如面粉厂，亚麻厂等有引起爆炸的危险。局部高电压对人身也有相当大的危险。 4.2.1雷电的静电感应 当雷击发生后，雷云上所带的电荷，通过闪击与地面的异种电荷迅速中和，而某些局部，例如架空导线上的感应电荷，由于与大地间的电阻比较大，不能在短的时间内消失，这样就会形成局部感应高电压，这高电压从雷击开始随时间的推移而下降，它符合RC电路放电的规律，即： Vt=Ve-t/RC V=Q/C 式中：Vt—雷击发生后，金属物与大地之间瞬间的电压，V； V—发生闪击那一瞬间，即t等于零那一瞬间，金属物对大地的电压，V； R—金属物对大地的散流电阻，Ω； C—金属物对地电容，F； Q—金属物积聚的电荷量，C； t—闪击发生后延续的时间，s。 4.2.1雷电的静电感应 4.2.2雷电的电磁感应与雷电电磁脉冲 由于雷电流有极大幅值和陡度，在它周围的空间将有强大的、变化的电磁场，处在这电磁场中的导体会感应出较大的电动势。如果在雷电流引下线附近放置一个开口的金属环，环上的感应电势足以使气隙间放电产生火花，这些火花可以引起易燃物品着火或易燃气体爆炸。如果回路中有导体接触不良，也会使回路过热，引起易燃物品燃烧，酿成火灾 4.2.2雷电的电磁感应与雷电电磁脉冲 感应回路中产生的过电压的计算: 回路过电压： 式中： L—金属环边长； Xi—电流柱的距离； dI/dt—雷电流的变化率； 4.2.2雷电的电磁感应与雷电电磁脉冲 4.2.2雷电的电磁感应与雷电电磁脉冲 雷电电磁脉冲定义： ① 雷电流经电阻、电感、电容耦合产生的电磁效应，包含闪电电涌和辐射电磁场。（GB50057—2010） ② 是一种干扰源。指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射