高电压技术：8.1 雷电放电和雷电过电压.ppt

雷电是大气中集声、光、电、热极为壮观的自然现象。 我国东周时《庄子》上有记述：“阴阳分争故为电，阳阴交争故为雷，阴阳错行，天地大骇，于是有雷、有霆。” 人们对雷电现象的科学认识始于18世纪中叶。著名的富兰克林风筝实验，第一次向人们揭示了雷电只不过是一种火花放电的秘密。 8.1 雷电放电和雷电过电压 8.2 防雷保护设备 8.3 电力系统防雷保护 8.4 接地的基本概念及原理 习题与思考题 8.1.4雷电过电压的形成 1.直击雷过电压 雷击地面由先导放电转变为主放电的过程可以用一根已充电的垂直导线突然与被击物体接通来模拟。 （1）雷击于地面上接地良好的导体 此时流过雷击点A的电流即雷电流I 雷电流：流经被击物阻抗Z=0的电流 实际测得的就是雷电流的幅值。 （2）雷直击于输电导线 流过雷击点的电流为： 近似计算：认为雷电波在雷击点未发生折反射，即： 电荷流动形成电流i，则两侧流动的静电感应过电压波： 8-1试述雷电放电的基本过程及各阶段的特点。 答：雷电放电的基本过程包括先导放电、主放电和余辉放电三个阶段。 （1）先导放电阶段——开始产生的先导放电是跳跃式向前发展。先导放电常常表现为分枝状，这些分枝状的先导放电通常只有一条放电分支达到大地。整个先导放电时间约0.005~0.01s，相应于先导放电阶段的雷电流很小。 （2）主放电阶段——主放电过程是逆着负先导的通道由下向上发展的。在主放电中，雷云与大地之间所聚集的大量电荷，通过先导放电所开辟的狭小电离通道发生猛烈的电荷中和，放出巨大的光和热。在主放电阶段，雷击点有巨大的电流流过，主放电的时间极短。 （3）余辉放电阶段——当主放电阶段结束后，雷云中的剩余电荷将继续沿主放电通道下移，使通道连续维持着一定余辉。余辉放电电流仅数百安，但持续的时间可达0.03~0.05s。 8-2试述雷电流幅值的定义，分别计算下列雷电流幅值出现的概率：30kA、50kA、88kA、100kA、150kA、200kA。 答：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。 根据式（8-4）， 。其中，P为雷电流幅值超过I的概率，I为雷电流幅值。则雷电流幅值为30kA、50kA、88kA、100kA、150kA、200kA时，对应的概率分别为45.61%、27.03%、10.00%、7.31%、1.97%、0.53%。 8-3雷电过电压是如何形成的？ 答：雷电过电压的形成包括以下几种情况。 （1）直击雷过电压 a.雷直击于地面上接地良好的物体（图8-3）时，流过雷击点A的电流即为雷电流i。采用电流源彼德逊等值电路，则雷电流 b.雷直击于输电线路的导线（图8-4）时，电流波向线路的两侧流动，如果电流电压均以幅值表示，则 导线被击点A的过电压幅值为 雷云对地放电过程中，放电通道周围空间电磁场急剧变化，会在附近线路的导线上产生过电压（图8-5）。在雷云放电的先导阶段，先导通道中充满了电荷，如图8-5（a）所示，这些电荷对导线产生静电感应，在负先导附近的导线上积累了异号的正束缚电荷，而导线上的负电荷则被排斥到导线的远端。因为先导放电的速度很慢，所以导线上电荷的运动也很慢，由此引起的导线中的电流很小，同时由于导线对地泄漏电导的存在，导线电位将与远离雷云处的导线电位相同。当先导到达附近地面时，主放电开始，先导通道中的电荷被中和，与之相应的导线上的束缚电荷得到解放，以波的形式向导线两侧运动，如图8-5（b）所示。电荷流动形成的电流乘以导线的波阻抗即为两侧流动的静电感应过电压波 * 第8章 雷电过电压及其防护 雷击过电压：大气过电压、外部过电压； 雷云放电引起电力系统过电压； 直雷击过电压 感应雷击过电压 雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压（数千kV ），它是造成电力系统绝缘故障（绝缘发生闪络和损坏）和停电事故的主要原因之一； 雷电放电所产生的巨大电流，有可能使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过电动力引起机械损坏。 雷电的危害 有必要理解雷电产生的原因、过程及参数，以理解防雷原理及设计防雷设备。 有必要对输电线路、发电厂和变电所的电气装置的采取防雷保护措施。 本章内容 本节内容： 8.1.1 雷云的形成 8.1.2 雷电放电过程 8.1.3 有关的雷电参数 8.1.4 雷电过电压的形成 返回 8.1 雷电放电和雷电过电压 雷云的形成源于大气的运动 主要是含水汽的空气的热对流效应。 太阳的热辐射使地面部分水分化为蒸汽，含水蒸汽的空气受到炽热的地面烘烤而上升，会产生向上的热气流。热气流每上升10km，温度下降约10℃，热气流与高空冷空气相遇形成雨滴、冰雹等水成