雷電的形成及危害

《企業(yè)供電系統(tǒng)與運行》

任務(wù)3：雷電的形成及危害知識點1雷電的形成及危害

雷云的形成雷電危害雷電放電過程

雷電的表現(xiàn)形式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：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)。1、防雷保護(hù)的實質(zhì)是什么？2、雷電的危害體現(xiàn)在哪幾個方面？3、雷電是怎么產(chǎn)生的？4、雷電的表現(xiàn)形式有哪幾種？提出問題

（一）過電壓的形式過電壓：電氣線路或電氣設(shè)備上出現(xiàn)的超過正常工作電壓要求的電壓。過電壓內(nèi)部過電壓操作過電壓諧振過電壓外部過電壓直接雷擊間接雷擊一過電壓及雷電的有關(guān)概念二雷電的危害雷擊放電產(chǎn)生高達(dá)幾萬伏甚至幾十萬伏的沖擊電壓，產(chǎn)生的沖擊電流幅值也可達(dá)幾十萬安，可擊穿電氣設(shè)備的絕緣、燒斷電線，輕者使設(shè)備使用壽命降低或者毀壞，重者可以使人員傷亡、燒毀大量系統(tǒng)設(shè)備導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，經(jīng)濟(jì)損失不可估量。雷電危害的對象：供配電線路電氣設(shè)備建筑物人其它物體（動植物）

雷電災(zāi)害是聯(lián)合國公布的最嚴(yán)重的十大自然災(zāi)害之一。統(tǒng)計表明，全世界平均每10個重大事故，有3個是由雷擊直接或間接引起的。雷電災(zāi)害已成為危害程度僅次于暴雨洪澇、滑坡塌方的一大氣象災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著我國社會公眾安全和人民生命財產(chǎn)安全。*我國每年因雷擊造成人員傷亡達(dá)三四千人，財產(chǎn)損失有50—100億元人民幣。*美國每年因雷電造成的損失約50—60億美元，造成的火災(zāi)3萬多起。

二雷電的危害電力系統(tǒng)故障建筑物損壞火災(zāi)、爆炸二雷電的危害雷云的形成機(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)。三雷電的形成

天空中密集的云塊團(tuán)因流動而產(chǎn)生摩擦，從而帶有負(fù)電荷或正電荷，形成雷云。因靜電感應(yīng)作用，在雷云下面的大地將感應(yīng)出異性電荷，二者形成一巨大電容器，當(dāng)雷云附近的電場強(qiáng)度達(dá)到25kV/cm～30kV/cm時，空氣開始游離，形成導(dǎo)電性的通道，叫做先導(dǎo)放電通道。雷云對大地放電，形成一段先導(dǎo)通路，稱雷電先導(dǎo)。當(dāng)雷電先導(dǎo)達(dá)到離地約100m～300m時，大地感應(yīng)的異性電荷更加集中，特別易于聚集在較突起部分或較高的地面，形成迎雷先導(dǎo)。

1．直擊雷過電壓

四雷電的表現(xiàn)形式當(dāng)雷電先導(dǎo)與迎雷先導(dǎo)接觸時，氣隙被強(qiáng)電場瞬時擊穿，電荷發(fā)生強(qiáng)烈中和，出現(xiàn)極大的電流并發(fā)出聲和光，即出現(xiàn)電閃雷鳴（雷鳴是由雷電流加熱周圍空氣使之驟然膨脹所致），這就是主放電階段。此時，電流可達(dá)數(shù)十萬安，電壓達(dá)數(shù)百萬伏，時間約50～100μs。主放電結(jié)束后，雷云中的殘余電荷繼續(xù)經(jīng)放電通道入地，稱為余輝放電階段。余輝放電電流不大于數(shù)百安，持續(xù)時間為0.03s～0.05s。

四雷電的表現(xiàn)形式

1、先導(dǎo)放電階段2、迎面先導(dǎo)階段3、主放電階段4、余輝放電階段四雷電的表現(xiàn)形式

二、雷電放電過程先導(dǎo)放電電流0.005~0.01s主放電電流50~100μs余輝放電電流0.03~0.05sti雷云放電三個階段雷電流波形示意圖雷電的主要特點是：電壓高，電流大，釋放能量的時間短。雷電流流過地面的被擊物時，其電壓可達(dá)幾百萬至幾千萬伏，電流達(dá)幾十萬安，因而它產(chǎn)生的破壞性大。當(dāng)雷云來臨時，雷云攜帶著大量的電荷，它們將產(chǎn)生靜電場。靜電感應(yīng)將在架空線相應(yīng)位置上積累大量異性束縛電荷。當(dāng)雷云在架空線附近對地放電時，特別是主放電階段，由于主放電電流很大且放電速度很快，因而在放電通道周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的空間變化磁場，使導(dǎo)線上產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓。主放電結(jié)束，線路上的束縛電荷釋放而形成自由電荷。自由電荷以電磁波的速度向?qū)Ь€兩邊流動，形成雷電流，從而在線路上形成感應(yīng)沖擊波，使所到之處電壓升高，這就是感應(yīng)過電壓。2．感應(yīng)雷過電壓導(dǎo)線上束縛電荷失去束縛開始向兩側(cè)自由流動，其電流在導(dǎo)線波阻抗上形成過電壓主放電發(fā)生后下行先導(dǎo)中負(fù)電荷全部被中和 感應(yīng)雷過電壓主要威脅到35kV及以下輸電線路雷云雷云放電(a)(b)圖9-2架空線上的感應(yīng)過電壓的形成（a）線路上感應(yīng)束縛電荷；（b）雷云放電后的感應(yīng)沖擊波感應(yīng)過電壓的幅值一般不300kV，個別可達(dá)50