雷电的产生及参数;雷冲击击穿.ppt

先导阶段：方向向下、电流小、速度慢（150km/s）； 主放电阶段：方向向上、大电流（几百KA）、高陡度（C的10%～50%）、短时间（50～100μs）； 余光放电：电流不大、持续长（0.03～0.15s）。 * * 单元一 雷过电压及防雷设备认知 雷电是自然中最宏伟壮观的现象也是最普遍的现象之一，它对人类的生活环境、工作条件等都造成了很大的影响，因此对雷电的研究和防护意义重大。 早在18世纪初，富兰克林等物理学家已经揭示了闪电就是电的本质，随着物理学的进一步发展，人们对雷电这一自然现象有了更深刻的认识。 情境一 雷过电压的产生和雷电参数 雷电冲击下气体的击穿 雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所 产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引 起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。 从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方面是： 雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。幻灯片24 产生巨大电流，使被击物体炸毁、燃烧、使导体 熔断或通过电动力引起机械损坏。幻灯片25 一、雷电放电过程及其特点 水滴分裂起电理论：大水滴分裂成水珠和细微的水沫，出现电荷分离现象，大水珠带正电，小水沫带负电，细微水 雷云中的电荷分布 1、雷电放电的机理：冻结起电、水滴分裂起电 沫被上升气流带往高空，形 成大片带负电的雷云。 实测表明：5～10km高度主要是正电荷云层，1～5km高度主要是负电荷云层。 雷云中电荷分布一般不均匀，有多个电荷密积区。随着电荷积累，雷云电位升高，对地电位差可达数兆至数十兆伏。当不同电荷雷云间或雷云与大地凸出物接近到一定程度，其间电场强度达到该空间的击穿强度时，就会发生雷云间或对地的火花放电，即通常所说的雷击。一般把对地面凸出物直接的雷击叫直击雷。 2、放电过程： 雷云接近地面时，地面感应出异性电荷。由于雷云中电荷分布不均匀，地面高低不平，其间电场强度分布很不均匀。当强度达到25～30kV/cm时，发生由雷云向大地发展的跳跃式“先导放电”，先导通道接近大地时，发生大地向雷云发展的极明亮的“主放电”，再向上发展到云端即结束；云中残余电荷经主放电通道继续流向大地，称为“余光放电”。 高幅值、高陡度、短时间，大多数雷击是负极性。 3、特点： 二、雷电参数 1、雷电流的幅值 通常定义雷电流为雷击于低阻接地电阻(≤30Ω)的物体时流过雷击点的电流。 我国标准推荐，一般地区，雷电流幅值超过I的概 率可按下式计算 除陕南以为的西北地区、内蒙古等雷电活动较弱， 雷电流幅值较小，P可表示为： 我国一般地区，按经验公式可得到，雷电流幅值超 过20kA的概率约为59%，超过50kA的概率约为27 %，超过88kA的概率为10%。 2、雷电流的波前时间、陡度及波长 雷电流的波前时间T1处于1～4μs的范围内，平均为2.6μs。波长T2处于20～100μs的范围内，多数为40μs左右。 我国防雷设计采用2.6/40μs的波形；在绝缘的冲击高压试验中，标准雷电冲击电压的波形定为1.2/50μs。 雷电流波前的平均陡度为 3、雷电流的计算波形 在防雷计算中，按不同要求采用不同的计算波形 4、雷暴日及雷暴小时 为评价某地区雷电活动的强度，常用该地区多年统 计所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计。 在一天内或一小时内只要听到一次雷声就作为一个雷电日Td或一个雷电小时Th 由于不同年份的雷电日数变化很大，所以均采用多年平均值——年平均雷暴日 雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌有关 雷州半岛和海南岛，雷电活动强烈，平均达100～133日； 北回归线以南在80日以上（但台湾只有30日）；长江以 北大部在20～40日；西北多数在20日以下，但西藏高达 50～80日。京、沪、宁、汉、成都、呼约为40日；沈、 津、济、郑大约为30日；穗、昆、南宁为70～80日。 5、地面落雷密度和输电线路落雷次数 地面落雷密度γ指每个雷电日每平方公里的地面上的平均落雷次数（单位：次/平方公里?雷电日） 我国标准对Td=40的地区，取 输电线路年平均遭受雷击的次数 单位：次/100公里?年 运行经验表明：土壤电阻率 较周围土地小得多 的场地、山谷间的小河旁、迎风的山坡等，地面 落雷密度远大于平均值，称为易击区。变电站或 线路选址时应考虑避开这些地区。 6、雷电通道的波阻抗 雷电通道长度数千米，半径仅为数厘米，类似于一条分布参数线路，具有某一等值波阻抗，称为雷道波阻抗。 主放电过程可看作是一个电流波沿着波阻抗为Z0的雷道投射到雷击点的波过程。 我国有关规程建议取 7、雷电的极性 负极性雷击均占75～90%，对设备绝缘危害较大， 防雷计算中一般均按负极性考虑。 三、雷