《高电压技术》ppt课件

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1、高电压技术第五章雷电放电及防雷保护装置第一节雷电放电和雷电过电压第二节防雷保护装置本章主要内容第一节雷电放电和雷电过电压雷电放电在电力系统中的危害雷电过电压：造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一；巨大雷电流：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。雷电的热效应：雷电流很大但作用时间很短，因此只能产生局部高温，可使体积较小的金属熔化。雷电通道温度15000~20000℃，可引起森林大火雷电的机械效应：雷电流流过物体，发热导致物体内的水分急剧蒸发，产生气体，气体膨胀的机械作用

2、可使树木劈劈裂，器物的的破裂、爆炸。雷云的形成第一节雷电放电和雷电过电压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，细微水沫被上升气流带往高空，形成大片带负电的雷云。带正电的水珠，形成雨水落向地面，或者悬浮在云中，形成雷云下部局部正电荷区雷云的形成机理获得比较广泛认同的是水滴分裂起电理论1－先导放电通道2－强电离区3－主放电通道第一节雷电放电和雷电过电压雷电放电过程雷电放电的本质是一种超长气隙的不均匀放电（先导放电）对地先导放电——雷云中的负电荷积聚，同时在地面上感应出正

3、电荷，当雷云与大地之间局部电场强度超过大气击穿场强时，开始有局部放电通道自雷云边缘向大地发展。先导放电通道具有导电性，因此雷云中的负电荷沿通道分布，且继续向地面延伸，地面上的感应正电荷也逐渐增多1－先导放电通道2－强电离区3－主放电通道第一节雷电放电和雷电过电压迎面先导形成先导通道发展临近地面时，由于局部空间电场强度的增加，常在地面突起处出现正电荷的先导放电向天空发展，这种先导称为迎面先导1－先导放电通道2－强电离区3－主放电通道第一节雷电放电和雷电过电压主放电阶段当先导通道到达地面或与迎面先导相遇以后

4、，就在通道端部因大气强烈电离而产生高密度的等离子区此区域自下而上迅速传播，形成一条高导电率的等离子体通道，使先导通道以及雷云中的负电荷与大地的正电荷迅速中和，贯穿大地和雷云之间第一节雷电放电和雷电过电压雷电参数雷电活动频度—雷暴日Td及雷暴小时Th雷暴日Td——一年中发生雷电的天数，以听到雷声为准，在一天内只要听到过雷声，无论次数多少，均计为一个雷暴日。雷暴小时Th——一年中发生雷电放电的小时数，在一个小时内只要有一次雷电，即计为一个雷电小时。一个雷暴日折合三个雷暴小时。Td<15，少雷区Td>40，多

5、雷区Td>90，强雷区第一节雷电放电和雷电过电压地面落雷密度()和雷击选择性地面落雷密度—表示每平方公里地面在一个雷暴日受到的平均雷击次数我国标准对Td＝40的地区，取＝0.07易击区空旷地区：雷击高的物体山区：有时山顶物体，有时迎风面与地质条件有关：地质有矿物质第一节雷电放电和雷电过电压雷道波阻抗雷道波阻抗的概念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Z0≈

6、300Ω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。第一节雷电放电和雷电过电压雷电流幅值（I）雷电流的定义雷电流为雷击于低接地电阻(≤30Ω)的物体时流过雷击点的电流。表示雷电强度雷电流幅值大小雷电流幅值超过I的概率P一般地区少雷区I0—电流入射波Z0—雷道波阻抗Z—被击物阻抗忽略Z第一节雷电放电和雷电过电压雷电流的波前时间、陡度及波长波前时间T1：1～4us的范围内，平均为2.6us。波长（半峰值时间）T2：20～100us的范围内，多为40us左右陡度：最

7、大极限值一般可取50kA/us左右雷电流的计算波形双指数波斜角波斜角平顶波半余弦波第一节雷电放电和雷电过电压雷电的多重放电次数及总延续时间重复放电次数重复放电两次以上的占55％重复放电3～5次占25%重复放电10次以上的占4%平均重复冲击次数取3次。一次雷电总延续时间小于0.2s占50%大于0.62s的只占5%第一节雷电放电和雷电过电压雷电的放电能量和功率雷电的瞬时功率很大，但能量却很小假设雷云电位107V，放电电荷Q=20C，其能量为55kWh但能量是在极短时间内放出的，因而功率很大。雷电能量的消耗方

8、式小部分使空气发生电离、激励和光辐射大部分使雷道周围空气突然膨胀、产生巨响第一节雷电放电和雷电过电压雷电过电压的形成雷电放电计算模型S闭合前（先导放电）A点电位为0先导放电通道具有分布参数特征，称为雷电通道，其波阻抗为Z0(300Ω)S闭合后（主放电），A点电位突升到u=iZ主放电过程，自雷云通过雷电通道向地面传播的电磁波(u0、i0)到达A点计算模型主放电先导放电u0i0第一节雷电放电和雷电过电压雷电放电彼德逊等值电路电压源等值电路雷电压