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6 电力系统电磁兼容;6.1 雷电的电磁兼容问题;6.1 雷电静电学;Charge structure based on charge analyses of 49 soundings through thunderstorms.(by Stolzenburg, Marshall, and Rust; published in the Journal of Geophysical Research, Vol. D103, 1998, pp. 14097-14108).;闪电的发生：在雷雨云的电荷积累是不稳定的，当电荷积累产生电场大于空气的击穿场强（通常是30-40kV/cm）N区的负电荷区域将发生空气击穿，雷云与大地之间将发生电荷交换，产生闪电。;梯级先导是由N区的负电荷群沿着最小电阻路径向大地移动的过程。 在其移动过程中，先导导致气体的电离。 先导的一个梯级一般持续约1μs，其长度为几十米，梯级间的间歇时间为50μs左右。 梯级先导过程总体有向下运动的趋势，总持续时间一般为几十毫秒。 一个发展充分的梯级先导在几十毫秒内向下输送大于10C以上的负极性云电荷。平均的先导电流是300A。 单个梯级有至少1kA的脉冲电流，与之相对应的电场和磁场也是脉冲形的，其脉冲宽度约为1微秒，上升时间小于0.1μs。在梯级先导向地面传输的过程中，可能会发生分叉现象。 ;回击沿着已经电离的先导通道连续向上传播,在接近地面时，回击上行的速度大约为光速的三分之一，并随高度而衰减，从地面到通道顶部的时间一般是100μs。 回击在地面附近产生峰值电流，约为30kA，这就是首次回击的大电流脉冲，它从0到峰值的上升时间约为几微秒。 从地面测量到的电流在50μs内下降到峰值的一半，几百安培的电流在几毫秒到几百毫秒内将持续沿着通道流动。 回击能量的迅速释放将加热原先的先导通道，成为回击通道。由观测及室内实验证明，回击通道的电流核心为一厘米左右。通道的温度在瞬间达到30000K，由此产生的高压使通道迅速扩张，并产生冲击波，最终变成雷声。;首次回击电流停止后，放电过程如果停止，则称为单闪击闪电。 如果在较短的时间内通道顶部能重新聚集起足够的电荷，则可能发生以直窜先导（dart leader）或直窜梯级先导(stepped-dart leader)引导的继后回击(subsequent return stroke)。直窜先导有可能沿着原来的梯级先导向下传播，传播速度为3×106m/s。;图9.2　雷电流波形 ;抓馅展旨哗磺剐壶盛剃爹体务仿药耻凝偿把蹋兜翱逮傈痢姓触害溅雪糙脸13 电力系电磁兼容13 电力系电磁兼容;综怨来援坚洒阅乳恋择河奶蹋铁授衷项教钞诺赤谷亮迭哩神酥蕴凳破柠勉13 电力系电磁兼容13 电力系电磁兼容;6.1.4 闪电的正负;;6.1.4 雷云的充电机理;一般有两种理论来解释雷云电荷的积累;6.1.5 雷云静电计算模型;6.1.5 雷云静电计算模型;6.1.6 雷云平面电场;6.1.6 雷云平面电场;6.1.6 雷云平面电场;*;*;*;雷击杆塔时的等效模型;雷击杆塔时的等效模型; 雷击的选择性 建筑物遭受雷击的部分是有一定规律的，建筑物易遭受雷击的部位如下: ① 平屋面或坡度不大于1/10的屋面——檐角、屋檐，如图6.3（a）、（b）所示。 ② 坡度大于1/10且小于1/2的屋面——屋角、屋脊、檐角、屋檐，如图6.3（c）所示。 　　③ 坡度不小于1/2的屋面——屋角、屋脊、檐角，如图6.3（d）所示。;3.雷暴日 　　雷电的大小、多少与气象条件有关，评价某地区雷电的活动频繁程度一般以雷暴日为单位。在一天内只要听到雷声或者看到雷闪就算一个雷暴日。由当地气象台站统计的多年雷暴日的年平均值称为年平均雷暴日数。年平均雷暴日不超过15天的地区称为少雷区，超过40天的地区称为多雷区。;4.雷电的危害 雷电的形成伴随着巨大的电流和极高的电压，在它的放电过程中会产生极大的破坏力。雷电的危害主要是以下几方面： 　(1) 雷电的热效应　雷电产生强大的热能使金属熔化，烧断输电导线，摧毁用电设备，甚至引起火灾和爆炸。 　(2) 雷电的机械效应　雷电产生强大的电动力可以击毁电杆，破坏建筑物，人畜亦不能幸免。 　(3) 雷电的闪络放电　雷电产生的高电压会引起绝缘子烧坏，断路器跳闸，导致供电线路停电。 ;防雷装置由接闪器、接地引下线和接地体三部分组成。 1）避雷针 避雷针属于接闪器，它是用镀锌圆钢或焊接钢管制成，头部呈尖形，为保证足够的雷电流流通量。避雷针的下端经引下线与接地装置焊接，形成可靠连接。避雷针通常安装在构架、支柱或建筑物上。;在避雷针下方有一个安全区域，处在这个安全区域内的被保护物遭受直接雷击的概率非常小，该区域就称为避雷针的保护范围。避雷针的保护范围以往常用“折