雷电的产生及参数雷电冲击击穿.pptx
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1、雷电放电实质上是一种超长气隙的雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电火花放电,它所,它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安,从而会引产生的雷电流高达数十、甚至数百千安,从而会引起巨大的起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。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从电力工程的角度来看,最值得我们注意的两个方面是:面是:雷电放电在电力系统中引起雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压很高的雷电过电压,它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。之一。幻灯片幻灯片24 产生巨大电流,使被击物体炸毁、燃烧、使导体产生巨大电
2、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。熔断或通过电动力引起机械损坏。幻灯片幻灯片25一、雷电放电过程及其特点一、雷电放电过程及其特点水滴分裂起电理论水滴分裂起电理论:大水滴分裂成水珠和细微的水沫,出: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,细微水雷云中的雷云中的电荷分布电荷分布1 1、雷电放电的机理:、雷电放电的机理:冻结起电、水滴分裂起电冻结起电、水滴分裂起电 沫被上升气流带往高空,形沫被上升气流带往高空,形成大片带负电的雷云。成大片带负电的雷云。实测表明:实测表明:5 510km
3、10km高度主要是正电荷云层,高度主要是正电荷云层,1 15km5km高度主高度主要是负电荷云层。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接近到一定程度,其间不同电荷雷云间或雷云与大地凸出物接近到一定程度,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的火花放电火花放电,即通常所说的雷击。一般把对地面凸出物直接,即通常
4、所说的雷击。一般把对地面凸出物直接的雷击叫的雷击叫直击雷直击雷。2 2、放电过程:、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。当强度达到强度达到2530kV/cm时,发生由雷云向大地发展的跳跃时,发生由雷云向大地发展的跳跃式式“先导放电先导放电”,先导通道接近大地时,发生大地向雷云发,先导通道接近大地时,发生大地向雷云发展的极明亮的展的极明亮的“主放电主放电”,再向上发展到云端即结束;云中,再向上发展到云端即结束;云中残余
5、电荷经主放电通道继续流向大地,称为残余电荷经主放电通道继续流向大地,称为“余光放电余光放电”。v先导阶段:方向向下、电流小、速度慢先导阶段:方向向下、电流小、速度慢(150km/s););v主放电阶段:方向向上、大电流(几百主放电阶段:方向向上、大电流(几百KA)、高)、高陡度(陡度(C的的10%50%)、短时间()、短时间(50100s););v余光放电:电流不大、持续长(余光放电:电流不大、持续长(0.030.15s)。)。高幅值、高陡度、短时间,大多数雷击是负极性。高幅值、高陡度、短时间,大多数雷击是负极性。高幅值、高陡度、短时间,大多数雷击是负极性。高幅值、高陡度、短时间,大多数雷击是
6、负极性。3、特点:、特点:二、雷电参数二、雷电参数1、雷电流的幅值、雷电流的幅值通常定义雷电流为雷击于低阻接地电阻通常定义雷电流为雷击于低阻接地电阻(30)的的物体时流过雷击点的电流。物体时流过雷击点的电流。我国标准推荐,我国标准推荐,一般地区,雷电流幅值超过一般地区,雷电流幅值超过I的概的概率可按下式计算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,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,雷电流幅值较小,P可表示为:可表示为:我国一般地区,按经验公式可得到,雷电流幅值超我国一般地区,按经验公式可得到,雷电流幅值超过过20kA的概率约为的概率约为59%,超过,超
7、过50kA的概率约为的概率约为27%,超过,超过88kA的概率为的概率为10%。2、雷电流的波前时间、陡度及波长、雷电流的波前时间、陡度及波长雷电流的波前时间雷电流的波前时间T1处于处于14s的范围内,平均的范围内,平均为为2.6s。波长。波长T2处于处于20100s的范围内,多数的范围内,多数为为40s左右。左右。我国防雷设计采用我国防雷设计采用2.6/40s的波形;在绝缘的冲击的波形;在绝缘的冲击高压试验中,标准雷电冲击电压的波形定为高压试验中,标准雷电冲击电压的波形定为1.2/50s。雷电流波前的平均陡度为雷电流波前的平均陡度为3、雷电流的计算波形、雷电流的计算波形在防雷计算中,按不同要
8、求采用不同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、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。计所得到的平均出现雷暴日或雷暴小时来估计。在在一一天天内内或或一一小小时时内内只只要要听听到到一一次次雷雷声声就就作作为为一一个个雷电日雷电日Td或一个或一个雷电小时雷电小时Th 由由于于不不同同年年份份的的雷雷电电日日数数变变化化很很大大,所所以以均均采采用用多年平均值多年平均值年平均雷暴日年平均雷暴日雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形雷暴日与该地区所在
9、纬度、当地气象条件、地形地貌有关地貌有关雷州半岛和海南岛,雷电活动强烈,平均达雷州半岛和海南岛,雷电活动强烈,平均达100100133133日;日;北回归线以南在北回归线以南在8080日以上(但台湾只有日以上(但台湾只有3030日);长江以日);长江以北大部在北大部在20204040日;西北多数在日;西北多数在2020日以下,但西藏高达日以下,但西藏高达50508080日。京、沪、宁、汉、成都、呼约为日。京、沪、宁、汉、成都、呼约为4040日;沈、日;沈、津、济、郑大约为津、济、郑大约为3030日;穗、昆、南宁为日;穗、昆、南宁为70708080日。日。5、地面落雷密度和输电线路落雷次数、地面
10、落雷密度和输电线路落雷次数地地面面落落雷雷密密度度指指每每个个雷雷电电日日每每平平方方公公里里的的地地面面上上的平均落雷次数(单位:次的平均落雷次数(单位:次/平方公里平方公里雷电日)雷电日)我国标准对我国标准对Td=40的的地区,取地区,取输电线路年平均遭受雷击的次数输电线路年平均遭受雷击的次数单位:次单位:次/100公里公里年年运行经验表明:运行经验表明:土壤电阻率土壤电阻率 较周围土地小得多较周围土地小得多的场地的场地、山谷间的小河旁山谷间的小河旁、迎风的山坡等迎风的山坡等,地面,地面落雷密度远大于平均值,称为落雷密度远大于平均值,称为易击区易击区。变电站或。变电站或线路选址时应考虑避开
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