雷電過電壓產(chǎn)生與波過程

1、1防雷技術(shù)講座防雷技術(shù)講座武漢大學電氣工程學院武漢大學電氣工程學院文習山2第一部分第一部分雷電過電壓的產(chǎn)生與波過程雷電過電壓的產(chǎn)生與波過程3 雷電過電壓的成因及其特點雷電過電壓的成因及其特點雷云：雷云： 帶電的云帶電的云( (是產(chǎn)生雷電放電的先決條件是產(chǎn)生雷電放電的先決條件) )4關于云的起電機制三種假說關于云的起電機制三種假說:降水起電降水起電對流起電對流起電接觸電位差起電接觸電位差起電注注:地球帶有地球帶有50kC的負電荷，的負電荷，1. 地面平均場強地面平均場強130V/m5主放電主放電 photo by Steve Albert of NOAA6雷電雷電 by Leslie Chatf

2、ield on August 21,1987 at Marden in Britain7雷擊建筑物雷擊建筑物89 一、雷電放電的三個階段一、雷電放電的三個階段 先導放電先導放電: : E 30kv/cm E 30kv/cm10 主放電主放電: :（約（約5050 100s 100s ）電流極大電流極大（ 數(shù)十上百千安）數(shù)十上百千安）v特點：特點：存在時間極短存在時間極短11 余輝放電余輝放電: :v特點：特點：電流不大電流不大（數(shù)百安）（數(shù)百安）持續(xù)時間較長持續(xù)時間較長（ 0.030.03 0.15s0.15s）1213二、雷電參數(shù)二、雷電參數(shù)l雷電流幅值雷電流幅值雷電流波形雷電流波形地面落雷

3、密度地面落雷密度最大陡度最大陡度雷暴日雷暴日141.1.雷暴日（雷暴日（T T）: :一年中發(fā)生雷電放電的天數(shù)一年中發(fā)生雷電放電的天數(shù)規(guī)程規(guī)定：規(guī)程規(guī)定：T T151515 T15 T404040 T40 T909090 T90 T少雷區(qū)少雷區(qū) 中雷區(qū)中雷區(qū) 多雷多雷區(qū)區(qū) 強雷強雷區(qū)區(qū)( (衡量雷電活動頻繁的程度衡量雷電活動頻繁的程度) ) 標準雷暴日：標準雷暴日：4040152. 2. 雷電流幅值雷電流幅值44lgIP88lgPIT 20T 20日日 T T 20 20日日 163. 3. 雷電流的波形和陡度雷電流的波形和陡度t t: : 波頭時間（波前時間）波頭時間（波前時間）: : 波長

4、（半峰值時間）波長（半峰值時間） 1 1 4 s 4 s 平均平均2.6 s2.6 s 2020 100 s 100 s 多為多為40 s40 s 陡度陡度 a= I/a= I/t t= I/2.6 kA /s= I/2.6 kA /s 防雷設計中取防雷設計中取 t / /2.6 / 40 s2.6 / 40 s 174. 4. 地面落雷密度地面落雷密度: 每雷暴日每平方公里地面落雷次數(shù)每雷暴日每平方公里地面落雷次數(shù) 實測統(tǒng)計得實測統(tǒng)計得:0.07 0.07 次次/ /平方公里平方公里雷暴日雷暴日 185. 5. 線路每百公里每年的雷擊次數(shù)線路每百公里每年的雷擊次數(shù)N N T100 10004

5、hwN4010007010004hw.)(.hw4280次次/100/100公里公里年年6. 極性極性 同流入大地的電荷的極性同流入大地的電荷的極性191. 1. 雷直擊于架空輸電線的直擊雷過電壓雷直擊于架空輸電線的直擊雷過電壓422IZZIUAA A三、雷電過電壓的形成三、雷電過電壓的形成202.2.雷直擊于線路桿塔時的直擊雷過電壓雷直擊于線路桿塔時的直擊雷過電壓iotRIIhLU6 . 2iotRidtdihLu213 .3 .架空線路上的感應雷過電壓架空線路上的感應雷過電壓束縛電荷變?yōu)樽杂呻姾上騼蛇厒鞑ナ`電荷變?yōu)樽杂呻姾上騼蛇厒鞑ジ袘^電壓的靜電分量感應過電壓的靜電分量雷電流的強脈沖磁

6、場雷電流的強脈沖磁場感應過電壓的電磁分量感應過電壓的電磁分量22v影響因素：影響因素： SEQSEQg g I Q云云E Q束束 hC hC1111UgUg= Qg/C11Ug23v感應過電壓的大小感應過電壓的大小(kV)(kV)( (實測得實測得) )(kV(kV） 當當S65mS65mS65m時時 ( (雷擊輸電線路附近地面雷擊輸電線路附近地面) )SIhUg256 .2IhUg24v感應雷過電壓的特點感應雷過電壓的特點極性與雷電流的極性相反極性與雷電流的極性相反幅值不高幅值不高 一般不超過一般不超過 300300 400kV400kV不會引起相間絕緣閃絡不會引起相間絕緣閃絡254 . 4 . 流動波過電壓流動波過電壓 電纜電纜 Z 50 Z 50 ooCL 1 -波阻抗波阻抗 -波速波速 架空線架空線 Z 500Z 50000CLZiu 300 m/s = C300 m/s = C 26波動方程tuCxitiLxu027 波動方程的通解形式波動方程的通解形式ffqqfqfqZiuZiuiiiu