雷電過程與雷電參數(shù)課件

雷電自然中最宏偉壯觀的現(xiàn)象，也是最普遍的現(xiàn)象之一，它對人類的生活環(huán)境、工作條件等都造成了很大的影響，因此對雷電的研究和防護(hù)意義重大。早在18世紀(jì)初，富蘭克林等物理學(xué)家已經(jīng)揭示了“閃電就是電”的本質(zhì)，而隨著物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，人們對雷電這一自然現(xiàn)象有了更深刻的認(rèn)識。第七章雷電放電及防雷保護(hù)裝置從電力工程的角度來看，最值得我們注意的兩個方面是：雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過電壓，它是造成電力系統(tǒng)絕緣故障和停電事故的主要原因之一產(chǎn)生巨大電流，使被擊物體炸毀、燃燒、使導(dǎo)體熔斷或通過電動力引起機(jī)械損壞。雷電放電實(shí)質(zhì)上是一種超長氣隙的火花放電，它所產(chǎn)生的雷電流高達(dá)數(shù)十、甚至數(shù)百千安，從而會引起巨大的電磁效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)。雷云的形成雷電放電過程雷電參數(shù)雷電過電壓的形成第一節(jié)雷電過程與雷電參數(shù)雷云的形成機(jī)理獲得比較廣泛認(rèn)同的是水滴分裂起電理論：大水滴分裂成水珠和細(xì)微的水沫，出現(xiàn)電荷分離現(xiàn)象，大水珠帶正電，小水沫帶負(fù)電，細(xì)微水沫被上升。氣流帶往高空，形成大片帶負(fù)電的雷云。

雷云下部局部正電荷區(qū)。一、雷云的形成

雷電放電過程基本過程：先導(dǎo)放電階段；主放電階段；余輝放電階段主放電：先導(dǎo)靠近地面時，進(jìn)入主放電階段，強(qiáng)烈的電荷中和過程，伴隨著雷鳴和閃光。主放電的時間極短，只有50~100微秒，放電發(fā)展速度50~100m/微秒。電流幅值高達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百千安；余輝階段：主放電完成后，云中剩余電荷沿著導(dǎo)電通道開始流向大地，這一階段稱放電的余輝階段，電流數(shù)百安。先導(dǎo)放電：雷云中的電荷分布是不均勻的，當(dāng)雷云中的某個電荷密集中心的電場強(qiáng)度達(dá)到空氣擊穿場強(qiáng)（25~30kV/cm，有水滴時僅為10kV/cm）時，空氣便開始電離，形成指向大地的一段電離的微弱導(dǎo)電通道；分級先導(dǎo)：多次先導(dǎo)主放電的重復(fù)過程，每次間歇時間為幾十毫秒，放電次數(shù)一般為2~3次，最多為４０次雷云中可能存在多個電荷中心，當(dāng)?shù)谝粋€電荷中心完成上述放電過程后，可能引起其他電荷中心向第一個中心放電，并沿著第一次放電通路發(fā)展。(一)雷電活動頻度——雷暴日及雷暴小時

雷暴日Td是一年中發(fā)生雷電的天數(shù)，以聽到雷聲為準(zhǔn)，在一天內(nèi)只要聽到過雷聲，無論次數(shù)多少，均計為一個雷暴日。雷暴小時Th是一年中發(fā)生雷電放電的小時數(shù)，在一個小時內(nèi)只要有一次雷電，即計為一個雷電小時。一個雷暴日折合三個雷暴小時。雷暴日與該地區(qū)所在緯度、當(dāng)?shù)貧庀髼l件、地形地貌有關(guān)Td<15，少雷區(qū)；>40，多雷區(qū)；>90，強(qiáng)雷區(qū)三、雷電參數(shù)雷暴日和雷暴小時的統(tǒng)計中，并沒有區(qū)分雷云之間的放電和雷云對地的放電。但是，只有落地雷才有可能產(chǎn)生對電力系統(tǒng)造成危害的過電壓。(二)地面落雷密度()和雷擊選擇性

表示每平方公里地面在一個雷暴日受到的平均雷擊次數(shù)。

我國標(biāo)準(zhǔn)對Td＝40的地區(qū)，?。?.07

(三)雷道波阻抗（Z0）雷電通道長度數(shù)千米，主放電時如同導(dǎo)體，類似于一條分布參數(shù)線路，具有某一等值波阻抗，稱為雷道波阻抗。主放電過程可看作是一個電流波沿著波阻抗為Z0的雷道投射到雷擊點(diǎn)的波過程。我國有關(guān)規(guī)程建議取Z0≈300Ω負(fù)極性雷擊均占75～90%，對設(shè)備絕緣危害較大,防雷計算中一般均按負(fù)極性考慮。(五)雷電流幅值（）

通常定義雷電流為雷擊于低阻接地電阻(≤30Ω)的物體時流過雷擊點(diǎn)的電流。它近似等于電流入射波的兩倍，即

一般地區(qū)，雷電流幅值超過的概率可按下式計算(四)雷電的極性(七)雷電流的計算波形1、雙指數(shù)波2、斜角波3、斜角平頂波4、半余弦波在防雷計算中，按不同要求采用不同的計算波形(八)雷電的多重放電次數(shù)及總延續(xù)時間有55％的對地雷擊包含兩次以上的重復(fù)沖擊；3～5次沖擊者有25%；10次以上者有4%。平均重復(fù)沖擊次數(shù)取3次。(九)放電能量A=QU=107V×20C＝20×107W.s（200MW秒），放電能量不大，但是在極短時間內(nèi)放出的，因而功率很大。四、雷電過電壓的形成(一)雷電放電的計算模型先導(dǎo)放電階段：雖然有束縛電荷的存在，但是由于負(fù)電荷移動較慢，故線路上產(chǎn)生的的電流較小，相應(yīng)的電壓也較小，可忽略。主放電階段：負(fù)電荷迅速被中和，束縛的正電荷產(chǎn)生的電場使導(dǎo)線對地形成一定電壓，而雷電流產(chǎn)生的磁通在導(dǎo)線也感應(yīng)出一定電壓。這兩者之和就是感應(yīng)雷擊過電壓，分別稱為雷擊過電壓的靜電分量和電磁分量。小結(jié)獲得比較廣泛認(rèn)同的雷云形成機(jī)理為水滴分裂起電理論。雷電放電就其本質(zhì)而言是一種超長氣隙的火花放電。其發(fā)展過程分為三個階段：