高电压技术第四章讲

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1、第四章电力系统大气过电压及防护4.1雷闪过电压大气过电压，也叫雷闪过电压：是由于雷电引起的电力系统过电压。雷闪过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压两种直击雷过电压：是由于流经被击物很大的雷电流造成的感应雷过电压：是由于电磁场剧烈改变而产生的过电压4.1.1雷闪放电及雷电参数4.1.1.1雷闪放电雷电放电包括雷云对大地放电和云间放电两种情况按其发展的方向，雷电可分为下行雷和上行雷两种。下行雷是在雷云中产生并向大地发展的；上行雷则是由接地物体顶部激发起，并向雷云方向发展的。雷电的极性是按照从雷云流入大地的电荷的符号决定的，大量的实

2、测表明，不论地质情况如何，90％左右的雷电是负极性的。下行的负极性雷对地放电可分为三个主要阶段，即先导放电、主放电和余辉放电阶段：1.雷电先导放电过程：雷电先导放电的路径服从于统计规律，在所有可能放电的方向中，最主要的方向决定于最大电场强度。雷雨云中的电荷积集到一定密度，首先从云中某处产生空气的电离而形成下行先导流注，高空先导流注放电的方向是随机的，不受地面物体的影响。雷雨云下面的地面和地物受雷云电荷的静电感应，产生出与雷电异号的电荷，并使各地物表面的电场强度增强。当下行先导流注发展到某种高度，即所谓雷电定位高度H1处时，大气电

3、场开始被地物感应电场所歪曲，雷电先导向歪曲后的最大电场强度方向发展。当下行先导流注行进到雷击高度H2后，某一个或几个地物表面电场强度达到了击穿空气的数值，该地物就会产生迎面先导流注，它向上发展与下行先导流注汇合，然后就产生强烈的主放电，该地物就遭到了雷击。在这一过程中，地物表面的电场强度表征了该地物某处遭受雷击危险性的大小.2.雷电的主放电阶段当先导通道的头部与迎面先导上的异号感应电荷或与大地之间距离较小，在下行先导的极高电位下，可使剩余的空气间隙击穿，便形成放电的第二阶段，即主放电阶段.先导通道头部与大地短接，这就是主放电阶段

4、的开始。主放电开始阶段游离出来的电子迅速人大地，留下的正离子中和了该处先导通道中的负电荷。剩余间隙中形成的新通道，由于其游离程度比先导通道强烈得多，正负电荷密度比先导通道中大很多，故具有更强的光亮，很大的电导，故间隙中的新通道好似一个良导体把大地电位带到初始主放电通道的上端，使该处的电位接近于大地，而先导通道其余部分中的电荷仍留在原处未变，这些先导电荷所造成的电场也未变，这样，就在初始主放电通道上端与原先导通道下端的交界处出现了极大的场强，形成强烈的游离，也就是说将该段先导通道改变成更高电导的主放电通道，所以说主放电是从地面向云

5、发展的。主放电发展速度极大，根据统计，约在0.07～0.5光速的范围内。离地越高，速度就越小。主放电通道到达云端时，主放电结束.主放电时，通道突发地明亮，发生巨大的雷响，沿着雷电流通道流过很大的雷电流，且由于电流突然增加，使被雷击点周围的磁场发生很大变化。这就是主放电过程会造成雷电放电具有最大的破坏作用的原因.主放电的延续时间一般不超过100uS，其放电电流幅值可达几十KA甚至几百KA。电流的瞬时值是随着主放电向高空发展而逐渐减小的，形成雷电流冲击波形。3．余辉放电阶段主放电完成后，云中的剩余电荷沿着雷电流通道继续流向大地，形成

6、余辉放电。与余辉放电阶段相对应的电流是逐渐衰减的，约为1000—10A，持续时间约为几ms4.1.1.2雷电参数1.雷电通道波阻抗主放电时，雷闪通道是一导体，故可看作和普通导线一样，对电流波呈一定的阻抗，沿闪击通道运动的电压波与电流波的比值就叫雷电通道波阻抗（取300~400）2.雷电流的波形（波头、陡度及波长）标准冲击波：斜角平顶波：等值余弦波：雷电的电气参数3.雷电流：当=0时，流经被击物体的电流(1).幅值4.雷暴日与雷暴小时雷暴日：每年中有雷电的日数雷暴小时：每年中有雷电的小时数5.地面落雷密度和输电线路落雷次数地面落雷

7、密度中：每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷击的次数，以表示.有关规程建议r为0.015次/(·雷暴日）N=h---避雷线或导线对地平均高度N—落雷次数，次/（100km·年）若平均雷暴日T取为40，=0.015，则N=0.6h对于架空线路来说，由于其高出地面有引雷作用，根据模拟试验和运行经验，一般高度的线路，其等值受雷面的宽度为10h(h为线路的平均高度，m），也就是说线路两侧各5h宽的地带为等值受雷面积。显然，线路愈长则受雷面积愈大。若线路经过地区的平均雷暴日数为T，则每年每100km一般高度的线路的落雷次数为:四.雷电冲击波过

8、电压和伏秒特性1.标准波形:是根据电力系统中大量实测得到的雷电过电压波形制订的.几个参数波头时间：=(1.230%)μs波长时间:=(5020%)μs标准波形通常用符号表示2.放电时延(1).间隙击穿要满足二个条件a.一定的电压幅值b.一定的电压作用时间(2).