第七章 雷电放电及防雷保护装置ppt课件.ppt

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1、雷电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，而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。第七章雷电放电及防雷保护装置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。雷电放电

2、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。高电压技术河北科技师范学院电气教研室第一节雷电放电和雷电过电压雷云的形成雷电放电过程雷电参数雷电过电压的形成高电压技术河北科技师范学院电气教研室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：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。雷云下部局部正电荷区。一、雷云的形成高电压技术河北科技师范学院电气教研室雷

3、电放电就其本质而言是一种超长气隙的火花放电。第一次主放电箭状先导第三次主放电二、雷电放电过程高电压技术河北科技师范学院电气教研室三、雷电参数(一)雷电活动频度雷暴日及雷暴小时雷暴日Td是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是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。雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌有关Td<15，少雷区；>40，多雷区；>90，强雷区高电压技术河北

4、科技师范学院电气教研室(二)地面落雷密度()和雷击选择性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(三)雷道波阻抗（Z0）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≈300Ω高电压技术河北科技师范学院电气教研室负极性雷击均占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。(五)雷电流幅值（）通常定义

5、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。它近似等于电流入射波的两倍，即一般地区，雷电流幅值超过的概率可按下式计算(四)雷电的极性高电压技术河北科技师范学院电气教研室波前陡度的最大极限值一般可取50kA/us左右。(六)雷电流的波前时间、陡度及波长雷电流的波前时间T1处于1～4us的范围内，平均为2.6us。波长T2处于20～100us的范围内，多数为40us左右。我国防雷设计采用2.6/40us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1.2/50us雷电流波前的平均

6、陡度(kA/us)高电压技术河北科技师范学院电气教研室(七)雷电流的计算波形1、双指数波2、斜角波3、斜角平顶波4、半余弦波在防雷计算中，按不同要求采用不同的计算波形高电压技术河北科技师范学院电气教研室(八)雷电的多重放电次数及总延续时间有55％的对地雷击包含两次以上的重复冲击；3～5次冲击者有25%；10次以上者有4%。平均重复冲击次数取3次。一次雷电总延续时间，有50%小于0.2s(九)放电能量A=QU=107V×20C＝20×107W.s，放电能量不大，但是在极短时间内放出的，因而功率很大。高电压技术

7、河北科技师范学院电气教研室四、雷电过电压的形成(一)雷电放电的计算模型高电压技术河北科技师范学院电气教研室从雷云向下伸展的先导通道中除了为数相等的大量正、负电荷外，还有一定数量的剩余电荷，其符号与雷云相同，线密度为σ(c／m），它们在地面上感应出异号电荷。主放电过程的开始相当于开关s的突然闭合，此时将有大量正、负电荷沿着通道相向运动，使先导通道中的剩余电荷及云中的负电荷得以中和．这相当于有一电流波i由下而上地传播，其值为v——逆向的主放电发展速度，m/s。高电压技术河北科技师范学院电气教研室在雷击点A与地中

8、零电位面之间串接着一只电阻R，代表被击中物体的接地电阻，也可以代表被击物体的波阻抗。R30Ω，雷电流的幅值几乎与R无关；但当R值大到与雷道波阻抗Z0可以相比时，雷电流幅值i将显著变小。主放电电流i流过电阻R时，A点的电位将突然变为U＝iR。把主放电过程看作是一负极性前行被（u0，i0）从雷云沿着波阻抗为Z0的雷道传播到A点的过程。(二)直接雷击过电压的几个典型计算雷击于地面上接地良好的物体高电压技术河北科技师范学