雷电的产生及参数;雷电冲击击穿

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1、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

2、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

3、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”。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）

4、、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）。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

5、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

6、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

7、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、雷电冲击电压下气体的击穿（一）冲击波形及特点冲击波：①雷电冲击②操作冲击标准雷电波：IEC和国标规定：T1=1.2μs±30％T2=50μs±20%一般写为±1.20/5

8、0特点：高幅值、高陡度、短时间标准雷电